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激光的高度定向性

2008-4-13   杭州远华激光
激光的散射角非常小,通常以毫弧计算。例如红宝石激光的散射角是0.18°,氦-氖激光只有1毫弧度。因此,激光几乎是平等准直的光束,在其传播的进程中有高度的定向性。手电筒照明时,由于光的散射角大,远达数十米后,光散开并形成大而暗淡的光盘。激光由于散射角小,可以准直地射向远距离目的物。1962年,将激光发射向月球,经过40多万公里的进程后,其散开的光斑的直径也不过只有两公里多。利用激光的准直性进行测距,从地球到月球之间的误差不超过1.5m。

  由于激光的单色性和方向性好,通过透镜可以把光束集中(聚焦)到非常小的面积上,焦点的直径甚至可以接近激光本身的波长,这是普通光源所不及的。因为从普通光源中发射出来的光束向各个方向传播,它们是互不平行的光,所以通过透镜只能看到某种尺寸的物相。另外,从普通光源中发射出来的光含有很多波长不等的光成份,当通过透镜时,由于不同波长光的折射率不同,所以不同波长光的焦点不在一个平面上。只有激光才能辐射出几乎是平行的光束,并且波长一致(单色性好),因此可以聚焦成为很小的光点。聚焦激光光束的能量密度可以达到很高的程度,这种特点是临床外科和细胞外科使用光刀的决定条件。

  (1)互为不平行的光束,不能集中到一点上
  (2)互为不同波长光束,不能集中到一点上
  (3)严格平行的等波长光束,能集中到一点上

  光点的直径是由透镜的焦距和光束的发散角所决定,如果我们知道焦距的发散角的数值,就可以用下列公式计算光点的直径大小。

    d=f.θ

  上式中,f为透镜的焦距(m),d为光点的直径(m),θ为光束的发射角(弧度)。例如,选择焦距为5cm的透镜,光束发散角为10-4弧度,求光点直径。

  根据上述公式从理论上推算:d=0.05×10-4=5μ

  实际,常常由于激光器的质量不好(单色性程度差),影响到光点的高度集中,达不到理论上的效果。
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