Divergența fasciculului

În electromagnetism , în special în optică , divergența fasciculului (divergența fasciculului) este măsura unghiulară a creșterii diametrului sau razei unui fascicul pe măsură ce se îndepărtează de deschiderea optică sau a antenei din care iese fasciculul. Termenul este relevant doar în regiunea „ câmp îndepărtat ”, departe de focalizarea fasciculului. În practică, totuși, câmpul îndepărtat poate începe fizic aproape de deschiderea emițătoare, în funcție de diametrul deschiderii și lungimea de undă de operare.

Divergența fasciculului este adesea folosită pentru a caracteriza fasciculele electromagnetice în modul optic pentru cazurile în care deschiderea din care iese fasciculul este foarte mare în comparație cu lungimea de undă . Cu toate acestea, este folosit și în domeniul frecvenței radio (RF) pentru cazurile în care antena este foarte mare în comparație cu lungimea de undă.

Divergența fasciculului este de obicei înțeleasă ca un fascicul cu o secțiune transversală circulară, dar nu este neapărat cazul. Fasciculul poate avea, de exemplu, o secțiune transversală eliptică, caz în care trebuie specificată orientarea divergenței fasciculului, de exemplu în raport cu axa majoră sau minoră a secțiunii transversale eliptice.

Divergența fasciculului poate fi calculată cunoscând diametrul fasciculului în două puncte separate departe de orice focar ( Di , Df ) și distanța ( l ) dintre aceste puncte. Divergența fasciculului, , este dată ca $\Theta$

\Theta =2\arctan \left({\frac {D_{f}-D_{i}}{2l}}\right).

Dacă fasciculul colimat este focalizat de o lentilă , atunci diametrul fasciculului în planul focal posterior al lentilei este legat de divergența fasciculului inițial prin relația $D_{m)$

\Theta ={\frac {D_{m}}{f)),\,

unde f este distanța focală a lentilei [1] . Rețineți că această măsurătoare este valabilă numai atunci când dimensiunea fasciculului este măsurată în planul focal din spate al lentilei, adică acolo unde focalizarea s-ar afla pentru un fascicul cu adevărat colimat, și nu la focalizarea reală a fasciculului, care ar fi în spate. a planului focal pentru unul divergent.fascicul.

La fel ca toate fasciculele electromagnetice, laserele sunt supuse divergenței, care se măsoară în miliradiani (mrad) sau grade . Pentru multe aplicații, este de preferat un fascicul cu divergență mai mică. Neglijând divergența din cauza calității slabe a fasciculului, divergența unui fascicul laser este proporțională cu lungimea sa de undă și invers proporțională cu diametrul fasciculului în punctul său cel mai îngust. De exemplu, un laser ultraviolet care emite la 308 nm va avea o divergență mai mică decât un laser în infraroșu la 808 nm dacă ambele au același diametru minim al fasciculului. Divergența fasciculelor laser de bună calitate este modelată folosind matematica fasciculului gaussian .

Fasciculele laser gaussiene se numesc limitate de difracție dacă divergența lor radială este aproape de valoarea minimă posibilă dată de [2] $\theta =\Theta /2$

\theta ={\lambda \over \pi w},

unde este lungimea de undă laser și este raza fasciculului în punctul său cel mai îngust, care se numește „talie fasciculului”. Acest tip de divergență a fasciculului se observă în cavitățile laser optimizate. Informațiile despre divergența de difracție a unui fascicul coerent sunt date în esență de o ecuație interferometrică cu N-fante [2] . $\lambda$ $w$

Note

↑ Măsurarea divergenței fasciculului laser . Preluat la 30 martie 2015. Arhivat din original la 20 noiembrie 2015. (nedefinit)
↑ 1 2 Duarte, Francisco J. Capitolul 3 // Optica cu laser reglabil . — al 2-lea. — New York : CRC, 2015. — ISBN 9781482245295 . Arhivat pe 2 aprilie 2015 la Wayback Machine

Divergența fasciculului

Note

Link -uri