《激光技术》PPT课件

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1、第七章激光扫描技术一、按光路布置分类（一）直接扫描系统（扫描光线不通过物镜），如图7-1所示。设Y为沿着扫描方向的坐标。§7-1激光扫描系统的分类图7-1特点：（1）扫描范围大（2）工作距离在不断改变：（3）物面扫描速度不均匀：用途：激光雷达、红外遥感——远距离扫描，（H>>）（二）物镜扫描系统（扫描光线通过物镜），如图7-2所示（1）远心扫描系统：，出瞳在无究远。图7-2特点：①象方主光线//光轴；②采用f—θ透镜时，扫描速度V恒定；③扫描范围小（略小于扫描物镜口径）；④象、物工作距离恒定；用途：①激光扫描

2、测径②激光扫描衍射对准图7-3（2）非远心扫描系统：（如图7-3）特点：①象方扫描主光线不平行光轴②扫描视场大用途：激光打印、激光热处理、激光划线（3）大工作距扫描系统：（如图7-4）图7-4一、光学扫描器1、光学平行平板扫描器（图7-5）§7-2各类扫描器（使光点在扫描平面内产生位移的器件）图7-5将以上式用马克努林级数展开，且α角很小时，设n=1.52，α为旋转角度（°）例α=5°时，2、单光楔扫描器（1）直线扫描器：如图7-6a）示，光线通过光楔的偏向角δ：当i=0（即正入射第一折射面时），如图7-6b

3、）所示当δ很小时，图7-6（2）圆扫描器设光楔扫描转速为no，则在离光楔一定距离l处的圆半径R为：二、光学机械扫描1、平面反射镜扫描（图7-7）图7-7扫描光线偏角为反射镜偏角的2倍：即特点：（1）无入瞳漂移（当反射面和转轴重合时）（2）扫描频率低（等于电机转速）（3）光能利用率低，若2θ=30°，则α仅为15°2、检流统计振镜扫描（图7-8）利用磁力线方向变化，驱动转轴振动。例如：某型号振镜扫描频率fmax=300Hz，精度0.2%，线性度0.2%。图7-83、多面转镜扫描器（图7-9）特点：（1）高惯性，

4、可减小的误差；（2）扫描频率高：相对平面镜扫描，扫描频率提高了N倍（N为面数）；图7-9（3）光能利用率高；（4）成本较高（5）存在入瞳漂移沿轴漂移量为：R——为转镜内切圆半径W——扫描全视场角4、空气棱镜扫描器（图7-10）图7-10θ——为旋转角当wt很小时；H=2dwt例：d=36mm，H=5mm则，最大角度：则，非线性误差：5、直角棱镜扫描器（图7-11）图7-11在入射光线的方向指向旋转转轴O的条件下其中式中d——BC的长度，θ——旋转角以上数学模型的特点：1、每一项具有近似相同量值的非线性变化规律

5、，但符号相反。2、每一项可变量均不同：L在第一项中出现，但在第二项中没有；d和n在第二项中出现，在第一项中没有。3、适当控制L、d、n，可得到佳线性控制最佳。例：设计结果：1、d=55mm，L=45.669mm，2H=43.74mmn=1.91725mm2、d=55mm，L=45.671mm，2H=43.74mmn=1.91725mm两种设计参数，ΔH均在20nm以内。图7-12三、声光调制扫描器1、弹光效应：声波产生的应变场可能改变某些介质的折射体，当光波通过这些介质时，就会被介质中的弹性波衍射，这种物理现

6、象统称弹光效应（elasto-opticeffect）。由于应变场是超声波产生的，故称声光效应。声光扫描：超声波是一种纵向机械应力波（弹性波），当其在声光介质中传播时，该介质便产生与超声信号变化相应的弹性形变，从而引起介质局部密度呈疏密交替变化，导致介质折射率也作周期性变化而影响光的传播，（即“弹光效应”）。此时被超声作用的介质可视为一个等效的“相位光栅”，使入射光发生衍射。同时，衍射光的强度，频率，方向也随超声场的频率而变化，声光扫描器就是利用声光衍射性质实现光束的偏转扫描。2、声光调制的两种类型图7-13

7、声光作用的特征长度L0：（当θi很小时，）式中：λS——声波波长λ——光波波长θi——入射光线与声波波面的夹角（1）喇曼—奈斯衍射（Raman-Nath；1932年）或Deabye-Sears衍射（1930年）（图7-13，b）条件：超声频率较低；光波平行于声波入射时（θi=0）则声光作用长度较短。当声光相互作用长度为：L≤时，产生Raman-Nath衍射。其衍射花样类似平面光栅所产生衍射花样。（2）Bragg衍射（图7-13，a）条件：超声频率较高；光波与声波波面间有一很小夹角θi；声光作用长度较长。当声光

8、作用长度为：时，产生Bragg衍射。衍射特点：（1）声光栅为体光栅，为多束衍射光相干的结果。（2）衍射条纹分布不对称，即只出现0级和+1级或0级和-1级衍射条纹。（3）合理选择参数，（如使λs的强度足够强），可使入射光能量几乎全部集中在0级或+1级（或-1级上）。衍射效率高。（4）衍射角与超声频率fS成正比：式中VS：声速，恒定；fS：超声频率，可变。由上式可知：若使加在换能器上的电频率f变化，则超