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藕合波束和聚焦元件设计以及检测

嘉峪检测网        2018-09-28 22:24

一般来说,要将波源藕合至探测器,我们必须确保源波束与探测器馈源天线的接收波束相匹配。任何不匹配都将带来功率损耗和部分反射以致性能下降。在合理的精确度上,如果假设简单高斯波束近似有效,聚焦元件重新校准准直聚焦波束为理想的,我们就可设计一个有良好光学性能的系统。有了诸如石英,熔融石英,蓝宝石,硅等介质或半导体,几何所需要的折射率,我们可以很容易地加工所需要的透镜。然而,一些本可利用的材料不具备理想的特性,如无法忽略的损耗角正切。并且除非覆上抗反射膜,否则空气到介质界面也会增加部分反射。特别是对于像硅这样的高折射率材料。此外,材料中的任何非均匀性也将带来额外的畸变和交叉极化的影响。这将导致建模的困难。最近一些人工材料的发展,包括工作在太赫兹的超材料展现出高分辨率成像的应用前景。

 

离轴聚焦镜常用于重新校准的光束,因为透镜的光学行为很容易受到材料特性的影响。虽然这样的镜面确实会引入失真和交叉极化,但这些影响可以被精确地模拟和预测。加工离轴透镜也很便宜,并且,又有离轴透镜弯折了光束,故它们本身也成为紧凑折叠光学系统。在高灵敏度的应用中,它们可以用低温冷镜。基于聚焦光学元件。波导和光纤的导线也能根据实际应用来选用。全息技术依赖于参考波束与物体波束的干涉,两束波束都来源于同一相干源。

 

离轴聚焦镜


离轴椭球面、抛物面反射镜通常用于重新聚焦光束。旋转椭球体为入射和出射球面波的波阵面提供了一个理想的移向器。投影效应可能会增加一些轻微的幅度非对称失真,但这些失真通常可以忽略。如果我们想重新聚焦并使波束偏移,镜面上被偏移波束轴横穿的位置的曲率

藕合波束和聚焦元件设计以及检测

 

如果入射和出射束腰就在镜面处,那么适当的镜面将成为一个立轴抛物面镜。虽然投影效应增加了非对称失真,但镜子仍使球面和平面波阵面之间产生了完美的相移。对抛物线几何焦点无尽宽束腰成像为窄一些的束腰的情况。抛物面镜正好是一个锥面反射镜。若一直R1和入射角,我们就可以确定正确的抛物面。

 

当处理多波束系统时,特别是在系统光轴之外,离轴镜面确实会在视界带来不可忽略的畸变和失真。在上述情况下,需要非常仔细的设计来减小波束场相位畸变。同时,也要适当的考虑衍射效应。应用光学工程结合波长补偿系统的设计技术原则,上述问题可以得到解决。偏斜的系统中,这些影响并不明显。

 

厚透镜


在波束穿过厚透镜的情况下,衍射效应会伴随其中,我们可以导出抛物面后透镜ABCD矩阵的Mthick lens一般形式。如果R1,R2是入射和出射面的曲率半径,相应地,Mthick lens的表达式为:

 

藕合波束和聚焦元件设计以及检测

 

短焦距透镜镜面或许需要额外的加工来应付非傍轴射线以减小像差。当透镜用载喇叭天线前时,这样的处理是合适的。

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来源:嘉峪检测网