外文翻譯---寶石激光器設(shè)計指南光束傳播

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計/論文</b></p><p>　　外 文 文 獻 翻 譯</p><p>　　院 系 信息科學(xué)與技術(shù)系 </p><p>　　專 業(yè) 班 級 光信息科學(xué)與技術(shù)0803 班　</p><p>　　姓　 名 黎 君

2、 </p><p>　　原 文 出 處 Integrator’s Guide DiamondTM </p><p>　　GEM,G&K Lasers </p><p>　　評 分 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師

3、 </p><p>　　華中科技大學(xué)武昌分校</p><p>　　20 年 月</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計/論文外文文獻翻譯要求：</p><p>　　1．外文文獻翻譯的內(nèi)容應(yīng)與畢業(yè)設(shè)計/論文課題相關(guān)。</p><p>　　2．外文文獻翻譯的字數(shù)：非英語專業(yè)學(xué)生應(yīng)

4、完成與畢業(yè)設(shè)計/論文課題內(nèi)容相關(guān)的不少于2000漢字的外文文獻翻譯任務(wù)（其中，漢語言文學(xué)專業(yè)、藝術(shù)類專業(yè)不作要求），英語專業(yè)學(xué)生應(yīng)完成不少于2000漢字的二外文獻翻譯任務(wù)。格式按《華中科技大學(xué)武昌分校本科畢業(yè)設(shè)計/論文撰寫規(guī)范》的要求撰寫。</p><p>　　3．外文文獻翻譯附于開題報告之后：第一部分為譯文，第二部分為外文文獻原文，譯文與原文均需單獨編制頁碼（底端居中）并注明出處。本附件為封面，封面上不得出現(xiàn)頁

5、碼。</p><p>　　4．外文文獻翻譯原文由指導(dǎo)教師指定，同一指導(dǎo)教師指導(dǎo)的學(xué)生不得選用相同的外文原文。</p><p><b>　　寶石激光器設(shè)計指南</b></p><p><b>　　光束傳播</b></p><p><b>　　前 言</b></p>

6、<p>　　本文并非旨在詳盡徹底的討論光學(xué)理論和光線傳播理論。這些相關(guān)信息及知識可在光學(xué)和激光類課本中悉數(shù)獲得。而本文所涉及的基本光學(xué)理論都是在為設(shè)計一個光束傳輸系統(tǒng)打下夯實的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　1.光束直徑</b></p><p>　　典型的連續(xù)激光光束非常接近高斯光束，即光束的峰值強度在其中心點。如圖13所示，圖中展示截取了自理想狀態(tài)下

7、激光器發(fā)射光束的強度的分布。對于這些光束，光束直徑被定義為光束在峰值強度的13.5%處的寬度?；趯馐臄?shù)學(xué)描述可以看出，這是光束直徑的最好的近似值。使用的信息是用來挑選激光器發(fā)射出的光束必須通過光孔的。為了能夠允許99%的激光光束通過光孔，這個孔徑至少要是光束直徑的1.5倍。在實際試驗中，這個光孔寬度應(yīng)該比理論值大幾毫米，這樣才可使其與通過的光束相匹配。表格中所提供的激光光束數(shù)據(jù)是基于特殊工具測量的光束直徑。</p>

8、<p><b>　　圖13 光束外形</b></p><p>　　2.（光束衍射倍率因子）因子</p><p>　　真實的激光光束在某種程度上是不同于理想高斯光束在圖13中所展示的情況。為了控制這與理想高斯光束的偏差，和這兩個因素受到更多的重視，并在激光器描述中經(jīng)常使用。對于理想的光束，的值恒為1，隨著光束偏離理想光束的程度，因子隨之而增大。對于一個因子為1

9、.2的光束而言，光束實際上與理想光束相比增大了=1.1 。這主要基于此光束直徑與理想光束的不同。正如在下面的例子中將會展現(xiàn)的一樣，在不同的環(huán)境下的光束傳輸系統(tǒng)中決定光束直徑的大小具有很現(xiàn)實的意義。值得注意的是，=已經(jīng)被廣泛使用。</p><p><b>　　3.光束傳輸</b></p><p>　　隨著激光光束遠離它的最狹窄的點或者稱之為束腰的地方，它將以可預(yù)知的方式

10、增大激光光束直徑。為了計算在特殊位置的光斑大小，就必須知道一個已知的束腰的大小及其位置。這樣的話，與束腰大小為的距離為光束，它的直徑滿足以下的等式：</p><p>　　式中的因子是激光光束的平面發(fā)散角。激光光束的平面發(fā)散角取決于波長和光束腰斑直徑這樣的光的基本特性。激光光束的平面發(fā)散角在全角度下取決于：</p><p>　　通常激光光束的平面發(fā)散角會作為一個參數(shù)寫在激光器說明中。如果以發(fā)

11、散角為變量構(gòu)成計算公式，那么波長和光斑直徑的單位必須是相同的。舉例說明，如一個波長為10.6，束腰直徑為7mm，M2為1.2的光束，其光束的平面發(fā)散角計算如下：</p><p>　　=40.01061.2/(3.147)=0.0023=2.3</p><p>　　現(xiàn)在計算在同一激光器下，與上面光斑距離為2米的光斑：</p><p><b>　　4.激光光束

12、聚焦</b></p><p>　　絕大多數(shù)的激光加工應(yīng)用需要聚焦激光光束成一個很小的光斑，使得很強的能量可以完成所期望的任務(wù)和工作。這特別是對于激光加工應(yīng)用中的激光切割、鉆孔、雕刻、焊接和其他一些更廣泛的關(guān)于原料處理的應(yīng)用。最典型的問題是，實現(xiàn)這一應(yīng)用的光斑大小。為了獲得最小的光斑，光束必須通過能夠改變光波長的透鏡以聚焦。同樣的，為了獲得預(yù)期的光斑，我們必須使孔徑的直徑尺寸覆蓋光束的直徑。被透鏡聚焦的

13、光束產(chǎn)生的光斑的大小是：</p><p>　　是光束照到透鏡上的直徑，是聚焦之后的直徑。舉例計算之前提及的光束在相同條件下距束腰2米處通過焦距為5英寸（127mm）的透鏡之后的直徑</p><p>　　值得注意的是，為了減小聚焦后光斑的大小，設(shè)計者需要減小透鏡的焦距或者減小光束照射到透鏡上的光斑大小。任何一種光學(xué)上的失?；蛘卟焕硐氲男袨槎伎梢允且环N危險的行為，導(dǎo)致我們在這里計算的光斑尺寸的

14、擴大。作為一般的情況，當透鏡的焦距與光束照射到透鏡上的直徑的比值（）大于10時上面的計算才是有效數(shù)據(jù)。束腰接近透鏡的焦點。聚焦后光束的束腰位置取決于聚焦前束腰與透鏡的距離。</p><p>　　5.瑞利分布和聚焦深度</p><p>　　當我們處理材料時，對工作的順序具有一定的了解就顯得很重要了，這能確保工作正常的進行。最重要的事情是聚焦透鏡和工作臺要有一個合適的距離。一個方便的模型能使我

15、們計算聚焦后的光束的瑞利分布，瑞利分布是我們對于這個光學(xué)設(shè)計的一個最初評判。瑞利分布會根據(jù)束腰與其1.4倍直徑處的距離而變化。</p><p>　　此處的“束腰直徑”可以是聚焦后的束腰直徑，也可以是其他任何光束的束腰，此等式依舊成立。前例中的同一條光束，其瑞利分布或聚焦深度是：</p><p>　　需要注意的是在減小光斑的大小的同時，聚焦深度會比光斑減小的更快。因此，減小光斑大小的過程中，

16、聚焦透鏡與工作臺距離需要被限定在很小的變化范圍內(nèi)。瑞利分布提供了一個可接受的工作距離，但是實際的數(shù)值還取決于實際過程、設(shè)備以及兩者之間的動態(tài)組合。</p><p><b>　　6.光束擴束</b></p><p>　　正如前文所述，在聚焦透鏡上獲得更大的光束直徑能產(chǎn)生更小的光斑。另外一種光束放大的位置是基于構(gòu)臺系統(tǒng)上聚焦光斑的尺寸變化。在后面提及的系統(tǒng)中，光束在聚焦透

17、鏡上的大小會隨著激光器與聚焦透鏡的距離的變化而變化，這個距離的變化會依次引起聚焦后光斑大小以及光斑與束腰距離的變化。光束放大會減小聚焦光斑大小的變動和焦距的變動。最典型的光束放大器是如圖14所示的使用兩個不同焦距的放大鏡構(gòu)成的。兩個透鏡焦距的比例決定了光束的放大率。伽利略光束放大器前段使用的是凹透鏡后面是凸透鏡。</p><p>　　以這個簡單的光束放大器為例，2.5英寸和5英寸的透鏡組合共同決定了把光束放大的倍

18、數(shù)。兩個透鏡間的合適距離是兩個的焦距之和。透鏡間距需要進行細微的調(diào)節(jié)以矯正第一個透鏡到束腰的距離所產(chǎn)生的影響。作為一般的基準線，每個透鏡的焦距與光束直徑的比值應(yīng)大于10使之有效。另外一個上文提及的關(guān)于孔徑和光束直徑的基準線在這里也是可用的。</p><p>　　在構(gòu)臺系統(tǒng)中，光束放大器可以被用來在工作臺調(diào)整焦點。這可以通過在工作臺放置最后的物理透鏡（使其始終在同一軸線上）來精確它的鏡后焦距（BFL）來實現(xiàn)。透鏡的