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七郎 / Seven Liu

科学与艺术,恰如人生中的红颜知己。 本博内容保留所有权利.

 
 
 

日志

 
 

4.4 The laser spot size 激光光斑的大小  

2012-06-20 16:56:30|  分类: 读点英文 |  标签: |举报 |字号 订阅

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The normal macroscopic everyday situations, the behavior of light beams and light spots can be observed. One example of this could be a wall that is illuminated by a professional spotlight. If a circular mask is used, the light spot will be circular or elliptical if the wall is flat. If the room contains smoke or mist, the beam could also be observed. The light intensity of the spot will be even if the light source is of good quality. In the microscopic world of focused laser-spots for optical discs, the light intensity is no longer even.

在日常的宏观环境下,我们可以观察到光束和光斑的表现。例如,用专业聚光灯照射到墙上可形成光斑。如果使用了圆形的遮罩,墙上的光斑将是圆形或椭圆形的。如果房间里有烟雾或者雾气,还可看到光束。如果光源的质量较好,光斑的光强分布将是均匀的。但在微观世界,用于光盘的经过聚焦的激光光斑,其光强就不是均匀的了。

At the focus plane, the spot will form a characteristic pattern called an Airy disc. The Airy pattern is formed as a central spot surrounded with concentric rings. The intensity is maximal in the center and the rings are successively fainter. The spot size is defined as the width of the cone where the intensity is half of the maximum intensity. The laser spot and track geometry is chosen to have most of the light energy on the information in the current track during playback or recording, but because of the rings in the airy pattern there will always be some crosstalk from the adjacent tracks.

在聚焦平面上,光斑的特征图称为"艾里斑"。艾里图形的样子是一个中心光斑被多个同心光环包围。中心的光强最大,而光环由内向外依次减弱。光斑尺寸被定义为半峰宽,即光强为光强最大值一半的位置的峰宽。光斑和轨道的几何尺寸选择原则是使播放或读取当前轨道时包含信息的光强最大。但是由于艾里斑上圆环的存在,总会有些来自相邻轨道的串扰。

The intensity in the rings depends on the intensity distribution in the parallel beam before the focus lens. Ideally, the intensity here should be even, called a top hat, but this is difficult to achieve, as the light pattern from the laser diode is not uniform. The rim intensity is a measure on intensity uniformity in the parallel beam. The value is calculated by dividing the intensity at the rim by the center intensity.

光环的光强取决于聚焦透镜之前平行光束的强度分布。理想的情况下,此处的光强应该是均匀的。称为"礼帽形",但这很难实现,因为从激光二级管发出的光斑并不总是一致的。测量边缘光强是衡量平行光一致性的方法之一。强度值的计算方法为用边缘强度除以中心强度。

Normally, the intensity pattern is not circular and the Rim Intensity is measured in both radial and tangential direction (referred to the optical disc). If there is, a difference in radial and tangential rim intensity this leads to a spot shape that is oval.

通常,光强的图形并不是圆的,需要同时在(光盘的)径向和切向对边缘光强进行测量。这样,若径向和切向的边缘光强不同,就说明光斑的形状是椭圆的。

 

Key Words:

·macroscopic 宏观的

·spotlight 聚光灯

·circular 圆形的,循环的

·elliptical 椭圆的,省略的

·oval 椭圆形,卵形 Oval Office 美国总统的椭圆形办公室

·mist 雾

·even 平坦的,偶数的

·Airy disk 艾里斑 Airy pattern 艾里图形

艾里斑是点光源通过理想透镜成像时,由于衍射而在焦点处形成的光斑。

由于光的波动性,光通过小孔会发生衍射,明暗相间的条纹衍射图样,条纹间距随小孔尺寸的减少而变大。大约有84%的光能量集中在中央亮斑,其余16%的光能量分布在各级明环上。衍射图样的中心区域有最大的亮斑,称为爱里斑。

爱里斑的角度与波长(λ)及小孔的直径(d)满足关系:

                                sinθ=1.22λ/d

θ即第一暗环的衍射方向角(即从中央亮斑的中心到第一暗环对透镜光心的张角)。

因为θ角一般都很小,有sinθ≈θ,故     θ≈1.22λ/d

艾里斑是以英国皇家天文学家乔治·比德尔·艾里的名字命名的。因为他在1835年的论文中第一次给出了这个现象的理论解释。

·concentric 同心的

·successively 相继的,陆续的

·faint 模糊的,头晕的,虚弱的

·cone 圆锥体,圆锥形

·geometry 几何

·adjacent 相邻的

·uniform 统一的,一致的;制服

·rim 边缘

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