Hvordan bygge en Laser Beam Expander

Lasere er lyse, sammenhengende lyskilder som forplanter seg i en veldefinert stråle. Disse egenskapene gjør dem nyttige for kommunikasjon, interferometri, og selv trafikken hastighetsmåling. Men laserstråler er også forholdsvis liten diameter, fordi kostnadene og kompleksiteten går opp så speilene og de aktive forsterkningsmateriale inne bli større. Men dreier det 5 mm kollimert stråle inn i en 50-mm bjelke er lett. "Kollimert" betyr "å reise uten å endre størrelse", så en bjelke ekspander konverterer en liten diameter strålen i en stor en, fortsatt bor kollimert.

Bruksanvisning

1 Bestem ønsket forstørrelse. Som et eksempel, anta at en 4-mm diameter bjelke må utvides til en diameter på 40 mm. Det er en forstørrelse på 10X.

2 Velge en konvergerende linse er større enn inngangsstrålen. Såvidt brennvidde, et godt sted å begynne er om tre eller fire ganger inngangsstrålediameteren.

Hvis, for eksempel, er inngangsstrålen 4 mm i diameter, er en 12,5 mm diameter objektiv praktisk. En praktisk brennvidde ville være 16 mm.

3 Finne brennvidden av kollimeringslinsen. Kollimeringslinsen brennvidde er produktet av den konvergerende stråle brennvidden og forstørrelsen.

I eksemplet er det forstørrelse 10X og den konvergerende objektivets brennvidde er 20 mm. Kollimeringslinsen brennvidde er 10 * 16 mm = 160 mm.

4 Finne diameteren av kollimeringslinsen. Diameteren på utgangsstrålen vil være lik diameteren av inngangsstrålen ganger forstørrelse. Kollimeringslinsen må være litt større enn utgangsstrålen.

I eksemplet, er inngangsstrålen 4 mm og den forstørrelse 10X er noe som betyr at (som forventet) utgangsstrålen er 4 mm * 10 = 40 mm. Et godt valg for kollimeringslinsen er derfor en 50-mm diameter, 160 mm brennvidde.

5 Plasser kollimeringslinsen i laserstrålens bane, å sentrere den på laserstrålen. Den andre linsen --- samlelinsen --- vil være nærmere laser, så forlater rommet.

6 Mål fra kollimeringslinsen tilbake mot laseren. Plasser konvergerende linse nærmere laser ved en avstand lik summen av de to brennvidder. Sentrere den konvergerende linse i laserstrålen.

I eksemplet har samlelinsen en brennvidde på 16 mm og kollimeringslinsen brennvidde er 160 mm, noe som betyr at de to linsene vil bli atskilt med 176 mm.

7 Justere plasseringen av kollimeringslinsen for å gjøre laserstrålen opphold på samme diameter som den forplanter seg langs den optiske banen. Dette er en rask metode for å verifisere kollimasjon.

Hint

• Med en samlelinse, dette kalles en Keplerian bjelke ekspander. Dersom den første linsen er erstattet av en divergerende linse, vil det resulterende stråleutvid være mer kompakt, uten et mellomliggende laser fokuspunktet. Det er en galileer, eller afocal, bjelke ekspander.
• Ved hjelp av off-the-sokkel objektiver, er det sjelden å finne det perfekte objektivet kombinasjonen. Finn objektiver som er "nær nok", og trimme strålen ned til størrelse med en åpning.
• Hvis bygge din egen bjelke ekspander er også problematisk, mange selskaper tilbyr off-the-sokkel bjelke utvidere i en rekke forstørrelser for en rekke bølgelengder.
• Se for spredte refleksjoner. Spesielt når du setter inn og samkjøre optiske elementer, kan laser refleksjoner fly gjennom lab. Lasere kan lett skade netthinne --- ikke ta sjanser med synet.