黎君外文翻译初稿_精品文档Word文件下载.doc
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华中科技大学武昌分校
20年月
5
毕业设计/论文外文文献翻译要求：
1．外文文献翻译的内容应与毕业设计/论文课题相关。
2．外文文献翻译的字数：
非英语专业学生应完成与毕业设计/论文课题内容相关的不少于2000汉字的外文文献翻译任务（其中，汉语言文学专业、艺术类专业不作要求），英语专业学生应完成不少于2000汉字的二外文献翻译任务。
格式按《华中科技大学武昌分校本科毕业设计/论文撰写规范》的要求撰写。
3．外文文献翻译附于开题报告之后：
第一部分为译文，第二部分为外文文献原文，译文与原文均需单独编制页码（底端居中）并注明出处。
本附件为封面，封面上不得出现页码。
4．外文文献翻译原文由指导教师指定，同一指导教师指导的学生不得选用相同的外文原文。
宝石激光器设计指南
光束传播
前言
本文并非旨在详尽彻底的讨论光学理论和光线传播理论。
这些相关信息及知识可在光学和激光类课本中悉数获得。
而本文所涉及的基本光学理论都是在为设计一个光束传输系统打下夯实的基础。
1.光束直径
典型的连续激光光束非常接近高斯光束，即光束的峰值强度在其中心点。
如图13所示，图中展示截取了自理想状态下激光器发射光束的强度的分布。
对于这些光束，光束直径被定义为光束在峰值强度的13.5%处的宽度。
基于对光束的数学描述可以看出，这是光束直径的最好的近似值。
使用的信息是用来挑选激光器发射出的光束必须通过光孔的。
为了能够允许99%的激光光束通过光孔，这个孔径至少要是光束直径的1.5倍。
在实际试验中，这个光孔宽度应该比理论值大几毫米，这样才可使其与通过的光束相匹配。
表格中所提供的激光光束数据是基于特殊工具测量的光束直径。
图13光束外形
2.（光束衍射倍率因子）因子
真实的激光光束在某种程度上是不同于理想高斯光束在图13中所展示的情况。
为了控制这与理想高斯光束的偏差，和这两个因素受到更多的重视，并在激光器描述中经常使用。
对于理想的光束，的值恒为1，随着光束偏离理想光束的程度，因子随之而增大。
对于一个因子为1.2的光束而言，光束实际上与理想光束相比增大了=1.1。
这主要基于此光束直径与理想光束的不同。
正如在下面的例子中将会展现的一样，在不同的环境下的光束传输系统中决定光束直径的大小具有很现实的意义。
值得注意的是，=已经被广泛使用。
3.光束传输
随着激光光束远离它的最狭窄的点或者称之为束腰的地方，它将以可预知的方式增大激光光束直径。
为了计算在特殊位置的光斑大小，就必须知道一个已知的束腰的大小及其位置。
这样的话，与束腰大小为的距离为光束，它的直径满足以下的等式：
式中的因子是激光光束的平面发散角。
激光光束的平面发散角取决于波长和光束腰斑直径这样的光的基本特性。
激光光束的平面发散角在全角度下取决于：
通常激光光束的平面发散角会作为一个参数写在激光器说明中。
如果以发散角为变量构成计算公式，那么波长和光斑直径的单位必须是相同的。
举例说明，如一个波长为10.6，束腰直径为7mm，M2为1.2的光束，其光束的平面发散角计算如下：
=40.01061.2/（3.147）=0.0023=2.3
现在计算在同一激光器下，与上面光斑距离为2米的光斑：
4.激光光束聚焦
绝大多数的激光加工应用需要聚焦激光光束成一个很小的光斑，使得很强的能量可以完成所期望的任务和工作。
这特别是对于激光加工应用中的激光切割、钻孔、雕刻、焊接和其他一些更广泛的关于原料处理的应用。
最典型的问题是，实现这一应用的光斑大小。
为了获得最小的光斑，光束必须通过能够改变光波长的透镜以聚焦。
同样的，为了获得预期的光斑，我们必须使孔径的直径尺寸覆盖光束的直径。
被透镜聚焦的光束产生的光斑的大小是：
是光束照到透镜上的直径，是聚焦之后的直径。
举例计算之前提及的光束在相同条件下距束腰2米处通过焦距为5英寸（127mm）的透镜之后的直径
值得注意的是，为了减小聚焦后光斑的大小，设计者需要减小透镜的焦距或者减小光束照射到透镜上的光斑大小。
任何一种光学上的失常或者不理想的行为都可以是一种危险的行为，导致我们在这里计算的光斑尺寸的扩大。
作为一般的情况，当透镜的焦距与光束照射到透镜上的直径的比值（）大于10时上面的计算才是有效数据。
束腰接近透镜的焦点。
聚焦后光束的束腰位置取决于聚焦前束腰与透镜的距离。
5.瑞利分布和聚焦深度
当我们处理材料时，对工作的顺序具有一定的了解就显得很重要了，这能确保工作正常的进行。
最重要的事情是聚焦透镜和工作台要有一个合适的距离。
一个方便的模型能使我们计算聚焦后的光束的瑞利分布，瑞利分布是我们对于这个光学设计的一个最初评判。
瑞利分布会根据束腰与其1.4倍直径处的距离而变化。
此处的“束腰直径”可以是聚焦后的束腰直径，也可以是其他任何光束的束腰，此等式依旧成立。
前例中的同一条光束，其瑞利分布或聚焦深度是：
需要注意的是在减小光斑的大小的同时，聚焦深度会比光斑减小的更快。
因此，减小光斑大小的过程中，聚焦透镜与工作台距离需要被限定在很小的变化范围内。
瑞利分布提供了一个可接受的工作距离，但是实际的数值还取决于实际过程、设备以及两者之间的动态组合。
6.光束扩束
正如前文所述，在聚焦透镜上获得更大的光束直径能产生更小的光斑。
另外一种光束放大的位置是基于构台系统上聚焦光斑的尺寸变化。
在后面提及的系统中，光束在聚焦透镜上的大小会随着激光器与聚焦透镜的距离的变化而变化，这个距离的变化会依次引起聚焦后光斑大小以及光斑与束腰距离的变化。
光束放大会减小聚焦光斑大小的变动和焦距的变动。
最典型的光束放大器是如图14所示的使用两个不同焦距的放大镜构成的。
两个透镜焦距的比例决定了光束的放大率。
伽利略光束放大器前段使用的是凹透镜后面是凸透镜。
以这个简单的光束放大器为例，2.5英寸和5英寸的透镜组合共同决定了把光束放大的倍数。
两个透镜间的合适距离是两个的焦距之和。
透镜间距需要进行细微的调节以矫正第一个透镜到束腰的距离所产生的影响。
作为一般的基准线，每个透镜的焦距与光束直径的比值应大于10使之有效。
另外一个上文提及的关于孔径和光束直径的基准线在这里也是可用的。
在构台系统中，光束放大器可以被用来在工作台调整焦点。
这可以通过在工作台放置最后的物理透镜（使其始终在同一轴线上）来精确它的镜后焦距（BFL）来实现。
透镜的BFL已被生产商标明。
调整好透镜间距光束放大器便可以工作了。
图14简单光束扩束
图15伽利略光束扩束
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