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レーザー ビーム エクスパンダ は、平行な入力ビームをより大きな直径の平行な出力ビームで拡大するように設計されています。レーザー ビーム エキスパンダーは、レーザー スキャニング、干渉法、テレメトリーなどの用途に使用されます。現在のレーザー ビーム エキスパンダーは、完全な光学望遠鏡の基礎から開発されたアフォーカル システムを使用して設計されています。このタイプのシステムでは、無限遠にある物体からの光が内部光学系の光軸に平行に入射し、同時に平行に出射します。これは、システム全体に焦点距離がないことを意味します。
従来、光学望遠鏡は主に宇宙の天体などの遠くにある物体を観察するために使用されてきました。光学望遠鏡は、屈折望遠鏡と反射望遠鏡の 2 つの主なカテゴリに分類できます。屈折望遠鏡はレンズを最大限に活用して光を屈折または曲げますが、反射望遠鏡は鏡を使用して光を反射します。
最も一般的なビームエキスパンダーはガリレオ望遠鏡に由来しており、通常は入力負レンズと出力正レンズを備えています。入力ミラーは仮想焦点ビームを出力ミラーに送信し、2 つのレンズは仮想共焦点構造です。一般に、20倍以下のビームエキスパンダーは、簡単、小型、低価格のため、この原理を利用して製造されています。可能な限り、ビームエキスパンダーは、球面位相差が小さく、波面歪みが少なく、色収差が少ないように設計されています。その制限は、空間フィルタリングや高倍率のビーム拡張に対応できないことです。ビームエキスパンダーとコリメーション倍率は、ビームエキスパンダーのパラメーターだけでなく、レーザービームのパラメーターやビームエキスパンダーレンズの位置にも関係します。ビームエキスパンダーの機能は、レーザービームの発散角を小さくし、それによってレーザーの集束スポットを小さくすることです。ケプラー望遠鏡は正の焦点距離を持つレンズで構成されており、レンズは焦点距離の合計で除算されます (図 1)。原像や観察対象に近いレンズを対物レンズといい、人間の目や像に近いレンズを結像レンズといいます。
応用例のレーザービームエキスパンダー
1. 精密レーザー加工では、ビームエキスパンダーは出射レーザービームをコリメートしてから、小さな高出力密度スポットに集束します。
2. レーザー測距では、ビームエキスパンダーによりレーザーのコリメーションを最大限に改善し、長距離測定を実現します。
3. ビームエキスパンダーは空間フィルターと組み合わせて使用され、非対称なビーム分布を対称的な分布に変更し、同時に光エネルギーを均一に分布させます。
