|
干脆写一个过程吧。
制约激光的发散有两个因素,一个是光的干涉,公式见上,另一个是激光源的不理想(并非点光源或平行光源)。前者要用到光的干涉公式来计算,上面我已经给出一个简化的模型。后者很简单,用成像公式就可以。下面举例说明。 1、条件,808nm的激光管,发光宽度为100um,发散角30度左右
2、需求,在100m处会聚的光斑不大于d = 0.1m。换句话说,发散角要小于0.1m/100m = 1mrad。另外,要求把尽可能的光能发射出去。
3、根据公式d = a * L / D,其中a为光的饿波长、L为镜头到像的距离,D为镜头口径。求得D = a * L / d = 1mm,这个很容易,因此光的干涉不是什么问题
4、为了能会聚激光二极管的发散光,要求镜头有一定的相对口径(光圈),f/2比较合适。f/2.8就有一定损失了,但f/1.4以上的镜头比较难找。
5、根据成像公式,物/焦距=像/距离,即100um / F = d / L,因此焦距 = 100um * L / d = 100mm。换句话说,你需要找一个焦距为100mm、光圈为f/2的镜头才可以达到目的。这样的镜头还是比较好找的,例如摄像机的镜头。 1mrad并非是一个很高的要求,如果激光是理想的,那么用很小的透镜就可以满足。但正因为激光的不理想,使得我们不得不用大的透镜。 镜头/透镜问题,普通摄影/摄像镜头并不一定很合适,因为对特定光的透射不一定很理想。最好就是非球面的镀有增透膜的单片透镜。CD上的透镜就是这样的,成本比较低而且光圈大。 |