衍射元件與光束直徑相比通光孔徑大了2.5倍

時(shí)間：2022-03-21作者：深圳維爾克斯光電有限公司瀏覽：354

一般衍射元件所在的光學(xué)系統(tǒng)需要調(diào)試的高斯光束既不是均勻的平面波，也不是均勻球面波，而是振幅和等相位面都在變化的高斯球面波。如下圖，當(dāng)振幅減小到中心光強(qiáng)一半時(shí)的光束直徑定義為半高全峰光束直徑D0（衍射元件光束直徑），振幅減小到中心光強(qiáng)1/e2的光束直徑定義為束腰直徑D1，D1≈1.7 D0。







以束腰直徑為標(biāo)準(zhǔn)，我們定義衍射元件通光孔徑為D2，分析衍射元件通光孔徑D2對(duì)效率的影響，功率損失公式如下：

由以上公式可得：

在保證功率損耗<10%的條件下，衍射元件通光孔徑D2至少要比D1光束孔徑大1.07倍；

在功率損耗<5%時(shí)，為1.22倍;

在功率損耗<1%時(shí)，為1.54倍;

功率損耗<0.1%時(shí)，為1.86倍。

可得知，在不影響光路的理想對(duì)焦前提下，D2 / D1越大，功率損失越小。為了使光損失<1%，在這種情況下，

衍射元件通光孔徑D2 > (1.7×1.52) D0 ≈ 2.584 D0，即衍射元件通光孔徑至少是衍射光學(xué)元件2.5倍或光束整形器2.5倍。




考慮到組裝誤差，應(yīng)該預(yù)留一部分的邊緣，衍射光學(xué)元件D2應(yīng)該大于光束整形器2.5倍，也既是光束整形器2.5倍。

考慮到工作的穩(wěn)定性，尤其是高功率的系統(tǒng)中，如果選用稍小的通光孔徑，光學(xué)器件被加熱到較高的溫度，鍍層分離、涂料損壞、散射光線的現(xiàn)象會(huì)較嚴(yán)重，這都將在集成過(guò)程中對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)造成重大損害，在使用高功率激光器工作時(shí)尤其重要。

以上就是衍射元件通光孔徑D2應(yīng)該大于衍射元件光束直徑2.5倍（入射光束直徑2.5倍、衍射光學(xué)元件2.5倍或光束整形器2.5倍）的原因


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