Телескопические системы

Телескопическая (афокальная) система предназначена для оптического преобразования лазерного пучка с целью:

- изменения расходимости пучка;

- увеличения диаметра пучка, вышедшего из резонатора, для улучшения условий транспортировки излучения на большие расстояния.

Телескопическая система как минимум должна состоять из двух компонент – объектива (компонента, обращенная к излучателю лазера) и окуляра (компонента, обращенная к наблюдателю).

В лазерной технике применяются линзовые, зеркальные или зеркально-линзовые телескопические системы.

Главными оптическими характеристиками телескопической системы, используемой с лазером, являются (рис. 13.1):

1) диаметр входного зрачка (диаметр пучка, падающего на телескоп);

2) диаметр выходного зрачка (диаметр пучка после телескопа);

3) положение входного зрачка ;

4) угловое поле изображения (угол расходимости пучка после телескопа);

5) видимое увеличение (или кратность телескопа);

6) длина оптической системы ;

7) длина волны излучения .

За диаметр входного зрачка можно принять диаметр пучка излучения в перетяжке перед телескопической системой, а положение входного зрачка определяется как расстояние до перетяжки.

Видимое увеличение для телескопической системы определяется по формуле

,

где – расходимость пучка, падающего на телескоп (угол поля зрения). Т. е. при изменении диаметра пучка излучения обратно пропорционально ему изменяется расходимость. Обычно кратность находится в пределах .

Наиболее часто используемые линзовые телескопические системы – Кеплера (рис. 13.2, а) или Галилея (рис. 13.2, б).

Преимуществом телескопической системы Галилея перед системой Кеплера является ее меньшая длина (на два фокусных расстояния окуляра)

.

В системе Кеплера можно достигать большего увеличения, но внутри имеется перетяжка, в которой плотности мощности достигают значительных величин, что может привести к нежелательным последствиям.

При смещении одной из компонент (расстройка телескопа) изменяется соотношение между расходимостью пучка на входе и на выходе телескопа (рис. 13.3)

,

где – величина смещения компо­нент; – фокусное расстояние первой компоненты; – расстояние от точки положения фокуса до положения перетяжки. Из дан­ной зависимости видно, что при опре­делен­ных величине и направлении сме­ще­ния можно существенно изме­ нить расходимость пучка.

При транспортировке лазерного пучка на большие расстояния (до десятков километров) используют две одинаковые телескопические системы (рис. 13.4). Первая – увеличивает диаметр пучка одновременно уменьшая расходимость, вторая – перевернутая, производит обратное преобразование и на выходе получается пучок подобный тому, который вошел в первую. Тем самым, уменьшая расходимость, уменьшаем потери при транспортировке.

В качестве зеркальной чаще всего используют перевернутые (обращенные) системы Кассегрена – осевую (рис. 13.5, а) и внеосевую (рис. 13.5, б).

Дата добавления: 2014-12-25