技術(shù)說明

空間濾波器

激光束在通過反射鏡或透鏡等光學(xué)元件后，光束的波面會逐漸惡化。另外受光學(xué)元件上小灰塵顆粒的影響，可能會產(chǎn)生觀測對象中本來不存在的衍射環(huán)。空間濾波器可以去除光束波面中的雜亂波面成分，得到更完美的球面波。

原理

平面波通過一個(gè)理想的凸透鏡后，通常會聚為一個(gè)小點(diǎn)。但非平面波的成分會被散落到此主光斑的周圍。如果在主光斑的位置放置一個(gè)和主光斑一樣大的小孔，則主光斑（球面波）能通過小孔，而非平面波的成分將被遮擋，而不能通過小孔。

使用空間濾波器時(shí)，必須選配物鏡的光斑大小和針孔的尺寸。

如果針孔直徑比光斑大很多，則出射光中會含有較多的非球面波的成分或噪聲。

相反，如果針孔直徑太小，則容易出現(xiàn)同心衍射環(huán)。

構(gòu)成

空間濾波器一般由顯微物鏡和針孔組成。另外通常有調(diào)節(jié)物鏡和針孔之間距離的平臺和調(diào)節(jié)聚光點(diǎn)與針孔相對位置的十字調(diào)整鏡架。

關(guān)于空間濾波器的調(diào)節(jié)方法可參考干涉儀的有關(guān)部分。

選定方法

設(shè)計(jì)空間濾波器時(shí)，需要保證針孔尺寸與光斑直徑的匹配。

光斑直徑可以通過物鏡入射光束直徑和物鏡焦距估算。

這時(shí)光束直徑（2ω0）處的強(qiáng)度為max10％多（1/e2＝0.135），如選用此尺寸的針孔直徑，入射光能量會損失約15％。

考慮到激光束照射到針孔邊緣時(shí)會產(chǎn)生衍射效應(yīng)，通常選取的針孔直徑是理論會聚光斑直徑（1/e2）的2倍。如果選擇這個(gè)尺寸，則入射光能的損失為0.03％，也不用擔(dān)心激光束照射到針孔邊緣的問題了。

針孔直徑　A＝4ω0

選用例

注意事項(xiàng)

上述計(jì)算是激光與物鏡相距較近時(shí)的計(jì)算方法。激光遠(yuǎn)離物鏡時(shí)，因?yàn)榧す馐陌l(fā)散，進(jìn)入物鏡時(shí)的光束直徑會變大。

入射光束直徑變大后，光斑直徑將成反比縮小。

因此，需要選擇更小的針孔。

入射光束直徑由下式計(jì)算。

ｄ＝ｄh＋α×L

激光出射口光束直徑（直徑，1/e2）：dh

激光束發(fā)散角（全角）：α

激光器至物鏡距離：L

文章資料下載：    PDF