Точность подбора показателя преломления составляет 0.01 %. Необходимо отметить, что при наличии богатого выбора материалов для оптических элементов имеется возможность проводить подбор необ-ходимого материала по лучевой стойкости для каждого конкретного случая [96]. При выборе материалов для изготовления элементов внешней оптики твердотельного лазера можно руководствоваться следующими правилами:
1. Если оптическая система состоит из одного элемента, то выбор необходимо делать основываясь на результате оптического расчета, лучевой и механической прочности материала линзы. При необходимости изменения показателя преломления материала, его следует изменять, при прочих равных условиях, в большую сторону.
2. Для случая сложной оптической системы показатель преломления не является решающим фактором и может изменяться в достаточно широких пределах. Применение многолинзовых систем практически не приводит к потерям излучения за счет просветляющих покрытий, технология нанесения которых для длинны волны 1.06 мкм хорошо отработана.
Срок службы оптических элементов для твёрдотельных технологических лазеров значительно превышает срок службы оптики, применяемой для фокусировки газовых лазеров. Стоимостные характеристики простых оптических элементов для излучения с длиной волны 1,06 мкм приблизительно в 10 раз дешевле аналогичных материалов для длины волны 10,6 мкм. Характеристики материалов обычно приводят в справочниках (например см. лит.[92,93,94,95]).
Из вышеизложенного следует, что материалы, применяемые для изготовления оптических элементов твердотельных лазеров с длиной волны 1.06 мкм имеют некоторые преимущества по сравнению с материалами, используемыми для изготовления оптики газовых лазеров с длиной волны излучения 10,6 мкм, что позволяет сделать вывод о предпочтительности использования излучения твердотельных лазеров.
Таблица 2.3
Матеpиалы для изготовления пpоходной оптики
технологических лазеров [92,93,94,95].
------------------------------------------------------
¦ Кристаллические галогениды и полупроводники ¦
+-------------------------T---------------------------+
¦ Длина волны 1,06 мкм ¦ Длина волны 10,6 мкм ¦
+----------T--------------+----------T----------------+
¦ Материал ¦ Показатель ¦ ¦ Показатель ¦
¦ ¦ преломления ¦ ¦ преломления ¦
+----------+--------------+----------+----------------+
¦ LiF ¦ 1,386 ¦ ¦ 1,055 ¦
¦ NaF ¦ 1,320 ¦ ¦ 1,220 ¦
¦ NaCl ¦ 1,531 ¦ ¦ 1,488 ¦
¦ KCl + ¦ 1,479 ¦ ¦ 1,455 ¦
¦ ZnSe + ¦ ¦ ¦ 2.403 ¦
¦ CdTe ¦ 2.810 ¦ ¦ 2.674 ¦
¦ KRS-6 ¦ 2,240 ¦ ¦ 2,170 ¦
¦ KRS-5 ¦ 2,440 ¦ ¦ 2,360 ¦
¦ KO6 ¦ 2.802 ¦ ¦ 2.670 ¦
¦ GaAs + ¦ - ¦ ¦ 3,080 ¦
¦ Si ¦ 3,570 ¦ ¦ 3,410 ¦
¦ Ge ¦ - ¦ ¦ 4,003 ¦
+----------+--------------+----------+----------------+
¦ Оптические стекла ¦
+-----------------------------------------------------+
¦ Длинна волны 1.06 мкм ¦
+----------T--------------T----------T----------------+
¦ Материал ¦ Показатель ¦ Материал ¦ Показатель ¦
¦ ¦ преломления ¦ ¦ преломления ¦
+----------+--------------+----------+----------------+
¦ ЛК4 ¦ 1.480 ¦ ЛФ5 ¦ 1.559 ¦
¦ КФ6 ¦ 1.490 ¦ ТФ1 ¦ 1.627 ¦
¦ К8 + ¦ 1.506 ¦ ТФ5 ¦ 1.727 ¦
¦ КФ4 ¦ 1.507 ¦ ТФ10 ¦ 1.775 ¦
¦ ОФ1 ¦ 1.517 ¦ ТВФ8 ¦ 1.833 ¦
¦ БК8 ¦ 1.536 ¦ СТФ2 ¦ 1.900 ¦
¦ ТК12 ¦ 1.557 ¦ СТФ3 ¦ 2.106 ¦
L----------+--------------+----------+-----------------
Примечание: (+) наиболее часто применяемые материалы
92. Оптическое стекло: Каталог СССP ГДP.
93. , Пpикладная лазеpная оптика.-М.:Машиностpоение,
1985г.-349с.
94. Технологические лазеpы:Спpавочник:В 2 т. Т 2 ,
pь, и дp. Под общ. pед. .-
М.:Машиностpоение. 1991.-544с.
95. Оптические матеpиалы для инфpакpасной техники/ E. М.Воронкова,
, p, pов.-M.:Наука.1965.-344c.
96. A. B.Иванов Пpочность оптических матеpиалов.-Л.:Машиностpоение.
Ленингpадское отделение ,1989г.-144с.
Тема 3. Одиночная линза в воздухе. Различные виды линз.
Оптическая система из 2-х компонентов. Увеличение оптических систем
ЛЕКЦИЯ 3
ОДИНОЧНАЯ ЛИНЗА В ВОЗДХЕ
Рассмотрим одиночную линзу, находящуюся в воздухе, и определим зависимость фокусного расстояния от её конструктивных элементов (фиг. 1.19).
Для этого, применяя формулы (1.15) и (1.16), произведем расчет хода луча через линзу, полагая u1 =0, n1 = n3 =1; величина h выбрана произвольно.
Из указанных формул следует:
;
;
.
и, следовательно, согласно формуле (1.25)
Рассчитав ход такого же луча справа налево, получим:
Если расстояние между вершинами поверхности d значительно меньше величины радиусов кривизны, то вторым слагаемым в формуле (1.38) можно пренебречь, и эта формула для тонкой линзы примет более простой вид:
Например пусть линза имеет следующие конструктивные элементы:
Фокусное расстояние линзы, вычисленное по формуле (1.38),будет равно 
.
Если линзу считать тонкой и ее фокусное расстояние вычислить по формуле (1.44), то получим 
. Ошибка составит 
, т. е. 2%. Поэтому в практических расчетах чаще пользуются приближенной формулой (1.44) и лишь при точных вычислениях применяют формулу (1.38).
Пользуясь формулами (1.40) и (1.43), можно определить расстояние НН' между главными плоскостями в линзах. Согласно рис 1.19 имеем
откуда
или, подставляя вместо sH и s'H их значения из формул (1.40) и (1.43),получим:
для бесконечно тонкой линзы
Если толщина линзы не слишком велика и линза не является менискообразной, то вполне можно положить
f'0 = f'
тогда получим формулу, наиболее приемлемую для практических расчетов:
Т. к. показатели преломления n стекол лежат в пределах от 1.45 до 1.9, то для различных n получим следующий ряд значений НН' при d=1 мм.
n . . . 1,45 1,5 1,55 1,6 1,7 1,8 1,9
HH'. . . 0,31 0,33 0,35 0,37 0,41 0,44 0,47
Часто положительные линзы делаются с показателем преломления n=1,52. Для таких линз
HH'
(1/3)d.
РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ЛИНЗ.
(т.1 с.32)
Все линзы делятся на две группы.
Первую группу составляют линзы, имеющие положительные задние фокусные расстояния. Такие линзы называются положительными. Вторую группу составляют линзы, имеющие отрицательные фокусные расстояния. Эти линзы называются отрицательными. Положительные линзы являются собирательными, а отрицательные рассеивающими.
Рассмотрим более подробно группу положительных линз.
1. Двояковыпуклая линза (рис 1.20,а).
Ее конструктивные элементы:
Из формул (1.43) и (1.40) получим
Главные плоскости у таких линз лежат внутри линзы.
В частном случае, когда 
, линза называется симметричной.
2. Выпукло-плоская линза (рис 1.20,б).
Из формул (1.38) - (1.43) получим
Следовательно, фокусное расстояние такой линзы не зависит от толщины линзы, а главные плоскости лежат внутри линзы и одна из них касается выпуклой поверхности.
3. Выпукло-вогнутая линза (рис 1.20,в)
(называется менисковой)
Из формул (1.43) и (1.40) следует
Значит, передняя главная плоскость лежит вне линзы. Можно подобрать такие значения r1 и r2, когда обе главные плоскости будут расположены вне линзы.
Соответствующие три вида имеют и отрицательные линзы (рис 1.21).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
