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《复联4》强势来袭！详解钢铁侠的“激光光束质量”

时间：2019-4-26 11:10作者：update 阅读(1625) 评论: 5

导读：光束一直都是光学界研究的重要对象，里面还有很多值得发现的东西，研究好光束需要了解一些光学知识，下面就同小编一起来看看下面的内容吧！

　　大家期待的《复联4》已于24日正式在全国上映，影片在上映之前就一举打破北美预售总票房、中国预售总票房、中国零点场总票房等多项纪录,影片的口碑也是十分惊人，刷新了漫威电影宇宙的口碑纪录。

　　这部电影其中最大的一个看点就是里面汇集了很多大家比较喜欢的超级英雄，这些英雄们都有自己的绝技或者武器。

　　就拿大家比较喜欢的角色之一钢铁侠来说吧，它拥有许多激光武器，而终极光束是他最强大的激光武器之一，由五种元素组成，通过微波透镜发射能在瞬间发射光能、声能、热能，在中子、质子等层面摧毁。并且造成毁灭性的爆炸。一般托尼不会启用这种武器，除非世界面临巨大威胁才会使用，而这种绝技有时候可能真的会拯救地球！

　　光束一直都是光学界研究的重要对象，里面还有很多值得发现的东西，研究好光束需要了解一些光学知识，下面就同小编一起来看看下面的内容吧！

　　激光光束质量

　　激光光束质量是激光器的一个重要技术指标，是从质的方面来评价激光的特性。但是，较长时期以来，对光束质量一直没有确切的定义，也未建立标准的测量方法，对科研和应用都带来了不便。

　　与灯抽运的固体激光相比,全固态激光输出功率、光束质量、寿命等都大大提高,因此开辟了一系列新的重大应用,特别是在高能激光领域的应用。光束质量是全固态激光应用中的一个极其关键的参数,通常认为它是从质的方面来评价激光束的传输特性,对理论分析和激光器的设计、制造、检测、实际应用等方面具有重要意义。国内外学者长期关注有关激光光束质量,特别是高能激光光束质量的研究,力图建立既能简明反映物理实质,又能全面评价光束质量的标准。

　　在激光的发展史上,针对不同的应用目的,人们对激光的光束质量有许多种定义,提出了不同的评价参数,主要有:聚焦光斑尺寸、远场发散角、斯特列尔比、衍射极限倍数月因子、光束参数乘积、桶中功率(能量)和耐因子等,也形成了多种检测方法.学术界对这些评价标准的理性和适用性还不统一,存在一定的争议。

　　激光光束质量是激光器的一个重要技术指标，是从质的方面来评价激光的特性。但是，较长时期以来，对光束质量一直没有确切的定义，也未建立标准的测量方法，对科研和应用都带来了不便。1988年，A.E.Siegman引入了一个无量纲的量-光束质量因子参数，较科学合理地描述了激光光束质量，并被国际标准化组织1991年的ISO/TC172/SC9/WG1标准草案采纳，激光光束质量因子的研究和测量也成为近几年研究的热点。

　　光束质量是衡量激光光束优劣的一项重要指标。但是,较长时间以来,光束质量一直没有确切的定义,也未建立标准的测量方法,这给科研和应用都带来不便。常用来评价光束质量的方法有:原衍射极限倍数因子、斯特列尔比、环围能量比、M2因子或其倒数K因子(光束传输因子),各种光束质量的定义对应于不同的应用目的,所反映光束质量的侧重点也不同。

　　光束质量的好坏,应视具体的应用目的作出评价。光束质量是从质的方面来评价激光的特性,对激光器设计、制造、检测、应用等有重要作用。探讨如何完善光束质量因子的普适性,分析影响光束质量的因素,并进行控制,具有重要意义。

　　对于分析远程激光测距和激光测高的精度来说，测距光束质量检测是其中重要的环节，特别是光束的能量分布状况以及发散角和束宽的大小，对测距回波的影响最明显，而激光光束质量因子比较能反映测距激光的质量，提高测量的精度。

　　光束质量是激光束可聚焦程度的度量,高质量光束的远场发散角应接近理想的单模高斯光束的衍射极限。光束质量受激光产生、发射和传输过程的影响。影响光束质量的因素较多,诸如在谐振腔内介质的泵浦、冷却的非均匀性和增益饱和都会引起激光介质非均匀增益分布、光学元件的静态像差和动态热像差(热畸变)、光腔的失调和抖动、硬边光阑衍射、光学传输系统的像差及装校误差、工作物质的双折射、高阶模输出等都会降低光束质量。谐振腔畸变对整个光束质量起关键性作用,它是产生波前畸变的重要原因。发射光学系统的像差和抖动也是影响光束质量的原因。

　　大气湍流易引起光束漂移和发散效应,导致光束能量不集中。对高功率激光而言,在传输通道(大气)中非线性(热晕等)效应常是导致光束质量劣化,限制高功率激光远程有效传输的重要因素。

　　通过合理设计和使用空间滤波器,高斯光阑或高斯反射镜等光学元件和系统,对谐振腔采取优化设计,比如在轴对称腔内插非轴对称光学元件(柱透镜等),可以减小M2因子之值,提高光束质量。

　　光束质量是由光场振幅和相位分布共同决定的,它是激光武器系统的一项重要性能指标,高质量光束在很大程度上提高激光武器的作战参数。在激光器设计和生产过程中,光束质量参数为激光器制造中的质量控制提供有力依据。原衍射极限倍数因子主要从光束的远场发散角考虑,它主要描述了光束的静态性能指标。

　　环围能量比是评价高能激光武器系统的重要参数,它主要从能量耦合和破坏效应的实际应用角度出发。斯特列尔比更强调光轴上的峰光强,在大气光学中比较常用。M2因子是一种较为完善,合理的光束质量评价标准,并且得到国际标准化组织(ISO)的认可。虽然这些方法都有各自的不足,但可以采用分清主次和综合衡量的方法而选择其一。依据这些评价激光光束质量的方法,按照不同的应用目的,研制和优化各种激光武器系统,有助于推动我国的国防事业发展。

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