Лазерные пучки вышедшие из Цветной Лазерной Установки нуждаются в обязательной «чистке» т.к. после прохождения множества оптических элементов в лазерном свете наблюдаются амплитудные и фазовые искажения лазерного излучения, которые проявляются в виде разно размерных дифракционных полос сильно снижающих качество выходного пучка, особенно при его расширении.
Для коррекции данных искажений применяются узлы спектральной фильтрации которые состоят из двух компонентов: положительной линзы (как правило, это микрообъектив, с увеличением 10-100 крат) и диафрагмы 0.01 - 0.1 мм закрепленной на подвижной XY платформе. Микрообъектив также располагается на подвижной платформе с линейным перемещением по оси Z.

 

 

Рис.1 Узел спектральной фильтрации и результат его работы

Суть работы узла спектральной фильрации сводится к следующему. При фокусировке положительной линзой параллельного пучка лазерного излучения, в фокальной плоскости формируется область так называемого пространственно-частотного распределения которую можно разделить на «низкочастотную» часть (она отвечает за основную интенсивность Гаусового распределения лазерного излучения) и «высокочастотную» часть, отвечающую за все внесенные фазовые искажения.
Эти две части спектра пространственно разделены, при этом низкочастотная находится в центре спектра, а высокочастотная на периферии. Если разместить в области фокусировки небольшую диафрагму, которая пропустит только низкочастотную часть, то все искажения, внесенные в излучение, будут устранены и мы получим чистый Гаусовый пучок.

Рис.2 Принцип спектральной фильтрации

Настройка узла спектральной фильтрации сводится к точному попаданию фокусированного излучения в точку диафрагмы, что требует определенного практического опыта работы. При настройке узла чистки для трех RGB компонент, эта задача несколько усложняется. Для фокусировки RGB лучей требуются особые ахроматические микрообъективы для успешного сведения всех трех точек фокусировки от разных цветов в одну плоскость диафрагмы. Важное условие данной настройки - точное предварительное совмещение осей хода лазерных пучков для трех длин волн.
Узлы спектральной фильтрации, применяются как основные элементы расширения лазерного пучка в расходящийся, сферический фронт. Угол расходимости пучка зависит от числовой апертуры микрообъектива применяемого в узле чистки. Чем выше числовая апертура, тем больше угол расходимости выходного пучка и тем меньше должен быть размер диафрагмы для успешной «чистки». С уменьшением размера диафрагмы увеличивается сложность юстировки, так как попасть сфокусированным пучком точно в зону диафрагмы становится гораздо сложнее.
Маркировка числовой апертуры на корпусе микрообъектива – число, идущее после увеличения. Например, маркировка 20X / 0.4 означает: Увеличение 20 крат, Числовая апертура 0.4. Числовая апертура, в данном случае, это синус угла между крайним лучом конического светового пучка на выходе микрообъектива и оптической осью.

Рис.3 Числовая апертура микрообъектива

Связь угла апертуры с линейным увеличением микрообъектива не прямая, но чем выше линейное увеличение микрообъектива, тем выше числовая апертура, поэтому чаще всего при экспериментальном подборе микрообъектива пользуются именно линейными увеличением. И если, к примеру, объектив 10X дает слишком малый угол расходимости, то его нужно заменить, на 20X, 40X и так далее.