Разработка схем и методов расчета оптических систем преобразования излучения в световую трубку

• Автор: Санталина, Ирина Юрьевна
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ

Глава 2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ЛАЗЕРНЫХ ПУЧКОВ В ПАРАКСИАЛЬНОМ ПРИБЛИЖЕНИИ

2.1 Волновые методы

2.2 Метод сопряженных плоскостей

2.3 Лучевой пакет

2.4 Метод двух лучей

2.5 Матричный метод. Закон А В СИ для гауссовых пучков

Глава 3. РАСЧЕТ ФОКУСИРУЮЩИХ СИСТЕМ

3.1 Параксиальный расчет основных типов оптических систем
3.1.1 Передача лазерных пучков фокусирующими световодами. Расчет согласующей оптики
3.1.2 Фокусировка лазерных пучков линзой
3.1.3 Формирование излучения градиентными фокусирующими элементами
3.2 Фокусаторы лазерного излучения как класс дифракционных оптических элементов
3.2.1 Фокусатор в линию
3.2.2 Фокусатор в продольный отрезок
Глава 4. РАЗРАБОТКА СХЕМ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ В СВЕТОВУЮ ТРУБКУ
4.1 Преобразование излучения плоского источника в световую трубку цилиндрической формы

4.2 Определение предельного диаметра сечения лазерного пучка в оптической системе
4.3 Синтез оптической системы предварительного (начального) преобразования световой трубки
4.4 Оптическая система переменного увеличения в схеме лазерной технологической установки
Глава 5. РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, ПРЕОБРАЗУЮЩЕЙ ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ В ЦИЛИНДРИЧЕСКУЮ СВЕТОВУЮ ТРУБКУ
5.1 Определение размеров световой трубки
5.2 Определение параметров оптической системы ср;
5.3 Определение параметров оптической системы ф„
Заключение
Список литературы
Приложение

Введение
Развитие современного производства обуславливает все возрастающее внедрение наукоемких технологий. К ним относится лазерная обработка материалов. Такая обработка является одной из технологий, которые определяют современный уровень производства в промышленно развитых странах [1].
В основе лазерной обработки лежит простой научный факт: лазерный луч можно сконцентрировать на поверхности материала в пятно диаметром в десятые доли миллиметра. Если при этом лазер обладает достаточной мощностью, то происходит расплавление, испарение, разрушение, изменение структуры материала. Для превращения лазерного луча в инструмент на его пути на расстоянии нескольких сантиметров от поверхности обрабатываемого материала ставится фокусирующая линза. Процесс напоминает детское развлечение в солнечный день с выжигательным стеклом. Только вместо солнечного луча - луч лазера. Если теперь начать двигать материал с помощью двухкоординатного привода, управляемого от компьютера, то получится простейший станок для лазерной обработки материалов.
Гибкость лазерных методов такова, что ни одно из стратегически важных технологических направлений в мире за последние 15-20 лет не обходилось без использования лазерных технологий обработки материалов в их самом современном виде. Они активно применяются в электронном машиностроении, автомобилестроении, атомной, космической, авиационной и судостроительной промышленности, медицине и практически во всех направлениях оборонного производства. Внедрение лазерных технологий обработки позволяет практически всегда повысить качество продукции, производительность, обеспечить экологическую чистоту производства, а по целому ряду направлений достичь технических и экономических результатов, которые нельзя реализовать другими техническими средствами.

то сформированная такой линзой перетяжка всегда действительная в случае положительной линзы и всегда мнимая в случае отрицательной.
Формулы (2.8) — (2.13) могут быть получены любым из рассмотренных методов: волновым, сопряженных плоскостей, лучевых пакетов [21] или двух лучей. Однако вывод методом двух лучей наиболее прост. При выборе метода для численных расчетов руководствуются соображениями простоты, наглядности, особенностей используемых вычислительных средств, традиций, контекста общей решаемой задачи и так далее. Любой конкретный расчет, как правило, включает элементы более чем одного метода. При расчете афокальных систем наиболее целесообразно применение метода сопряженных плоскостей. При расчете преобразования пучков через оптические системы, положения главных и фокальных плоскостей которых известны, удобнее всего пользоваться готовыми формулами (2.8) - (2.13) или (2.3) (если необходимо знать параметры пучка в целом) либо использовать методы сопряженных плоскостей или двух лучей (если надо знать только диаметр пучка в какой-то плоскости или его расходимость). Расчет оптических систем, заданных только своими конструктивными параметрами (радиусы кривизны, показатели преломления, толщины промежутков), как правило, целесообразно проводить методом двух лучей. Этот же метод наиболее удобен при. чисто графических решениях.
2.5 Матричный метод. Закон АВСИ для гауссовых пучков:
Широкое применение для расчета преобразования гауссовых пучков оптическими элементами и системами получил матричный метод расчета, где используются лучевые матрицы и комплексный параметр гауссова пучка.