Тема: Коллиматор для рубинового лазера

[V. Frankenstein]

Есть рубиновый лазер на кристалле 8*120 мм с накачкой лампами ИФП2000. Выдает свои 2-3 Дж и всё бы хорошо, да луч на выходе имеет толщину кристалла (8 мм) и страшно расходится -- на расстоянии несколько метров пятно из 8 мм становится диаметром не меньше 3-4 см.

Можно ли сделать из этого относительно параллельный пучок диаметром хотя бы 2-3 мм? В идеале хотелось бы луч аналогичный указочному. Какая нужна для этого оптическая система? Есть ли какие-то готовые объективы\коллиматоры подходящие для этой цели? Или только считать и подбирать нужные линзы?

[Gall]

Вообще нет проблем. Схема телескопа Галилея. Можно Кеплера, но в схеме Кеплера на такой мощности есть опасность пробоя в фокусе линз. Длиннофокусная собирающая линза и короткофокусная рассеивающая, соотношение фокусных расстояний 4:1 (ну то есть как раз 8 мм : 2 мм). Такие штуки бывают и готовые, но в данном конкретном случае проще сделать, чем искать.

[V. Frankenstein]

Спасибо за инфу, буду пробовать. Точки фокуса линз должны при этом совпадать? Будет ли пучок параллельным или его угловая расходимость сохранится?

[Gall]

Фокусы линз ПРИМЕРНО должны совпадать, а точной подстройкой достигается как раз коррекция расходимости пучка.

Луч на выходе будет иметь чисто дифракционную расходимость, ограниченную законами гауссовых пучков. Это в случае TEM00. Если луч "грязный", то лишние моды будут расходиться, как и прежде. Обычно их просто грубо отсекают диафрагмой, чтобы не мешали.

Осторожно, не переусердствуйте с маленькой толщиной луча, а то пробьет. Покойный Воробьев луч 1 Дж 532 нм меньше 5 мм не фокусировал, боялся пробоя. Но у него и лазер был 10-наносекундный.

[V. Frankenstein]

Вот, за 20 минут было слеплено вот это.

 В буквальном смысле. Две бумажные трубки вставленные одна в другую и могут сдвигаться-раздвигаться, как в подзорной трубе. 2 линзы, выпуклая с фокусом 45 мм и вогнутая с неизвестным фокусом, но сильной кривизной. Подобрав расстояние между линзами добился того что эта фигулина стала работать как телескоп -- если смотреть в вогнутую -- изображение увеличеное и резкое, если в выпуклую -- уменьшенное, как в дверном глазке и тоже резкое.

При определённой регулировке если впускать луч со стороны вогнутой линзы — получается расширитель пучка. луч остается параллельным но большего диаметра. Параллельным -- значит остается естественная расходимость лазерного луча.

если впускать со стороны выпуклой — то из вогнутой идет очень тонкий луч и сильно расходится. вне зависимости от настройки.
при входе с выпуклой линзы — на близком расстоянии жжёт и дырявит, а дальше расходится как лампочка.

Любое изменение расстояния между лнизами делало только хуже.

[Gall]

Да, как-то так. А какой в итоге у вогнутой фокус? Это можно определить по расстоянию между линзами, когда получается телескоп. Фокусы при этом совпадают.

Сильная расходимость получается потому, что луч слишком тонкий. Расходимость луча зависит от его диаметра в самом тонком месте. Если его сделать, скажем, 0.1 мм, то расходимость будет дикой. А при 0.01 мм луч вообще перестанет напоминать хоть что-либо прямое.

Подстроить расходимость движением линз можно, но тут надо уметь их двигать очень тонко. Это без регулировочных винтов малореально.