Создание высокодобротного коллиматора

И хотя я не волшебник, а только учусь... (с) Золушка...

А если человеку глубоко наплевать на потери, может ему прокатит малое отверстие? Не диафрагма конечного размера, а именно точечное отверстие диаметром... сколько там... порядка длины волны? Сфокусировать поприличнее и из этого пятна получить полноценный точечный источник излучения.

 

А Вы пробовали сами что-то подобное изготовить? "На коленке", а не с привлечением современных технологий? Уверяю Вас, что изготовить pin-hole с диаметом от 10 мкм и меньше - "ох, нелёгкий парад, братья мои!" (Цэ - П. Мериме, "Хроника царствования Карла IX").
Но не это главное. Главное - зачем это делать? Можно профильтровать в существенно большую диафрагму (30-50 мкм), лишь бы размер был дифракционный.
Но пространственная фильтрация, как я понял (поправьте, если не так), в данном случае не катит. Ибо Pavel666 спрашивал, что ему делать с дифракционными кольцами. Т.е. не нужны они ему. А в ближней зоне после pin-hole от них никуда не деться.

 

Кольца возникают вследствие диффракции на апертуре -> диаметр линзы дб больше диаметра входного пучка. Если использовать линзы из привода, то они имеют заданный размер, Но с другой стороны, конструкторов optical pick-up-а так же заботил вопрос дифрекционных потерь , при том там пучок расщеплялется на три части. Так что интенсивность колец при использовании диода, цилиндрической линзы и скажем выходной линзы головки должна быть невысока. Если далее коллимировать пучок то тогда надо выбирать выходную линзу телескопа, соответсвенного диаметра, чтобы не было потерь на ее апертуре.
Если же вам наплевать на потери , можно использовать пространственный фильтр, таже диафрагма, но не представляю на практике зачем это делать? Скажем юстируемые держатели оптики для такой задачи по цене сравнимы с гелий-неновым лазером у которого прекрасные параметры, по расходимости.

 

Так что делать? Гелий -неоновый лазер такой же мощности 10 мВт вещь не самая дешевая.

 

Вот вот. остаеться один выход боать оптоволокно

 

Pavel666

Для начала надо определить , цель работы, для чего нужен коллимированный пучок. А затем в зависимости от назначения и бюджета ищутся технические средства. Вы цель свою так и не озвучили. Поэтому трудно что либо советовать.
Для лазерной локации Луны нужен коллимироваанный пучок, и для лазерного микроскопа тоже нужен коллимированый пучок, но ясно цели разные и технические средства для решения этих задач разные.

 

нужен колимированный пучек малой расходимости диаметром 0,8 -1 см

 

Для чего нужен???????? не бывает малой расходимости!!!! расходимость меряется в РАДИАНАХ!!!!

 

Я понимаю это так: человек хочет минимально возможной расходимости. Т.е ему нужна дифракционная расходимость. Но, увы, далее Pavel666 не желает слушать , что уже было сказано. А сказано было просто и правильно. Попытки сколлимировать излучение красной указки - фигня полная. Для того, чтобы вытащить дифракционную расходимость от такого источника потребуются технические средства (одномодовое волокно?, пространственный фильтр + точные юстировочные подвижки + оптика), стоимость которых превысит стоимость маломощного (3-5 мВт) He-Ne лазера с простым телескопом, который и раздует пучок до требуемого диаметра в 1 см.
Мой опыт всё же позволяет дать ещё один совет: даже если у вас есть необходимые очень дорогие железки, то это ещё не гаратирует успеха. Нужно уметь "крутить гайки", если угодно. Система, состоящая из минимально возможного числа элементов (при услови, что она обеспечивает требуемые параметры, разумеется), ВСЕГДА предпочтительнее многоэлементной, сильно настраиваемой системы.
Поэтому слушайте, что Glavlaser вам написал, берите He-Ne.

 

нужно около 0,01мрад

 

Хрен Вам, а не расходимость 10^-5 при диаметре 1 см! Берем дифракционный предел:
2.44*lambda 2.44*0.65*10^-6
дифракционный угол =----------------- = --------------------- = 1.6*10^-4
D 10^-2

Порядка ещё не хватает, однако. Так что судьба делать выходной пучок миллиметров этак 120.
Но это всё фигня. Здаётся мне, что Вы не очень-то правильно считаете, какая же расходимость Вам нужна на самом деле. Ведь раньше говорилось

Так если у Вас всё в ближней зоне, (а при диаметре пуча 1 см она на 100 метров тянется), так оно вроде и ничего, расходимости почти нет, на глаз её не видно.

 

Уважаемый Мирон уже ответил пока я писал свою повесть тем не менее приведу и свой ответ
Pavel666

Ну наконец-то

расходимость=(длина волны)/(диаметр пучка)= 0.65*10-6/10-2=0.65*10-4=0.065 миллиррадиана. Это теоретический предел!!!

А надо 0.01 -> диаметр пучка увеличиваем в 6.5 раза. получаем 6.5 см. Тут можно сразу сказать , что держатель оптики такого размера отдельный разговор. Лучше взять с запасом , чтоб не было диффракции на краях линзы - итого 10 см в диаметре. На абберации я так понял мы пока кладем? Тогда можно будем найти такую линзу, что конечно тоже непросто. Берем башку из DVD привода, вынимаем диф решетку перед мордой диода. всю остальную оптику оставляем. включаем лазер ( не забывем про ограничения по току!!!!) смотрим пятно на расстоянии 5-20 см , если оно примерно круглое, головка годится, если эллипс ищем другую головку. Далее примем что числовая апертура выходной линзы 0.5 , думаю вполне реалистично, пусть меня поправят. ЧА= sin(< раствора пучка/2). угол =2* arcsin(0.5) = 2*0.52=1.04. Нам надо диаметр пучка на входе в выходную линзу телескопа 6.5 см. Тогда фокусное расстояние ее равно F =D/(2*tg( 0.52)) = 5.7 см= 57 мм , при диаметре 6.5 ? Чудовищно!!! Ну ладно, какому-то осветителю из фотоувеличителя придется расстаться со своей линзой. Итак головка есть линза 10 см в диаметре есть, держатель круглой оптики с юстировкой по двум координатам и двум углам считаем тоже есть. На самом деле это большая проблема под такой диаметр. Это будет узел состоящий из трех частей: движения поперек оптической оси системы в двух направлениях X-Y, и узел с двумя углами, содиненные вместе. Расстояние вдоль оптической оси головкой линзы грубо выставляем вручную, а тонко будем доводить движением линзы головки подачей напряжения на соответствующую катушку. Причем все это лучше собрать хотя бы на оптическом рельсе. Вес ? в смысле рельса? Ну-у-у-у хотя 20 кг, длиной 30 см. Да еще необходим держатель для головки. В головке есть возможность подстраивать один угол , иногда два ( это очень пригодится в плане экономи средств на покупку еще одного юстируемого узла). Воодружаем все на рельс. Примерно выставляем на растояниифокусного расстояния линзы головку, юстируем узлы поперек оси и по углам. Когда все стало симметрично , гоняем линзу привода взад вперед добиваясь нужной расходимости. Да! при расходимости 10-6 рад чтобы лучше видеть эту самую расходимость надо контролировать пучок на растоянии от выходной линзы L=r/(угол расходимости) = 1см/10-6= 10 км. Ну я думаю если не заморачиваться с покупкой автоколлиматора, понадобится сотня хороших зеркал ( черт с ним 10 ) с неюстируемыми держалками , НО жестко закрепленные. Лабораторное помещение я думаю не проблема? Удачи!

 

Большое Спасибо За такую роспись. У меня в данный момент одна проблема это лазер точнее кольца френеля и разные диаметры пучков на разных плечах интерферометра. и по крайней мере мне нужно чтобы увеличение диаметра пучка не превышало 0,1% от исходного на расстоянии 10 метров я считал исходя из этого.Подскажите какие в таком случае параметры подойдут. на счет одномодового волокна Я его нашел и в штатный разъем ввести излучение не сложно с помощью пары микрометрических винтов и столика. вопрос в другом почему даже после этого возникают кольца френеля?

 

Из следующих фраз

и

показывают, что имеет место быть сильно неравноплечный интерферометр. Но объясните мне тупому, Христа ради, два момента:
1. почему диаметры пучков в плечах интерферометра должны быть равны?
2. если интерферометр неравноплечный, то чему равна разность хода в плечах? Если она велика, то как быть с длиной когерентности такого говнолазера, как указка?

 

Pavel666

Пожалуйста , поясните что и как вы собираетесь мерять интерферометром, обрисуйте вашу задачу. И в силу наших способностей мы постараемся вам помочь. ТК до сих пор разговор неопределенн в техническом плане.

 

Я вас прошу в данный момент, скорее, помочь с кольцами френеля. Может расходимость мне и не так сильно навредит ,а может и навредит я пока точно не знаю и начал я все делать чтобы избавиться именно от них(колец)

 

Pavel666

В большинстве случаев на кольци можно забить. Просто если их интенсивность сравнима с центральным пятном, то мала входная апертура. Иследоват ее надо расширять. Это не всегда приемлемо. Либо фокусировать это излучение ( скольцами) фильтровать диафрагмой и снова делать параллельный пучок.

 

Павел, создаётся впечатление, что Вам нравится процесс ради процесса. Вы хорошо подумайте и определите свои приоритеты. Если уже есть интерферометр, где Вам мешают дифракционные (?) кольца, то, IMHO, проще эту схему представить здесь и обсудить, что можно сделать. Кольца же не с неба упали. Значит, надо понять, откуда они берутся и как от них избавиться. Иначе всё выливается в сотрясение воздуха.

 

На гранитной плите метр на метр располагаються лазер полупрозрачное зеркало 50/50 на 635нм на расстоянии 60 см от полупрозрачного зеркала находиться закрепленое на плите плоское зеркало с пьезоэлектрическим актюатором lambda/20 второе зеркало также пол дюйма закреплено на устройстве состоящего из 4х струн 2 в горизонтали и две в вертикали. Все устройство нужно для регистрации гравитационной силы. но на макете который пока собран на экране сложно отличить кольца от интерференции и кольца лазера

 

Кольца интерференции "дышат", те постоянно меняются. НО судя по тому что у вас второе плечо висит на струнах то скорее всего интерференцию вы не видите. Кроме того кольца интерференции это в идеальном случае , для этого надо съюстировать систему очень хорошо. В процессе настройки сначала увидите полоски, потом подстраивая зеркала будут кольца. Причем центральное пятно будет также то светлым то темным,это конечно в случае если у вас все жестко закреплено, если плечо на струнах, то колебания могут быть "высокочастотными" более 25 герц ,глах уже не видит. Так что
1 что за струны насколько они жесткие ?
2. в процессе настройки были сначала полоски?
3. интерференция в центральном максимуме при равной интенсивности плеч имеет 100% контраст, никакие дифф кольца ее не забьют.