DeepLightSeekdefinición:
Un haz láser con un ángulo de divergencia muy pequeño.
Un haz colimado se refiere a un haz de luz (generalmente un haz láser) con un ángulo de divergencia del haz muy pequeño, de modo que el radio del haz no cambia significativamente después de una cierta distancia de propagación. El escenario más simple y común es un haz gaussiano, lo que significa que la longitud de Rayleigh es más larga que la distancia de propagación asumida.
Por ejemplo, un haz de 1064 nm con un radio de haz de 1 mm en la cintura y una longitud de Rayleigh de aproximadamente 3 m en aire se puede colimar en dispositivos de laboratorio ordinarios. Debido al hecho de que la longitud de Rayleigh es proporcional al cuadrado del radio de cintura, un radio de cintura mayor es más propicio a la propagación a larga distancia de la viga.
Para hazes con calidad de haz no idealizada, la longitud de Rayleigh disminuirá, y el grado de reducción se determina por el factor M2. Por lo tanto, en comparación con la situación ideal, para lograr la colimación de la viga, el radio de la cintura debe ser mayor.
Los haces divergentes se pueden convertir fácilmente en haces colimados a través de lentes o espejos curvados, simplemente seleccionando la distancia focal o el radio de curvatura apropiado para aplanar el frente de onda originalmente curvado.
El radio de haz en la lente o espejo curvado debe ser lo suficientemente grande como para obtener un ángulo de divergencia relativamente pequeño. Ajustando la posición de la lente o espejo curvado en la dirección del haz, se puede eliminar la divergencia residual.
El uso de sensores Shack Hartmann o interferómetros específicos puede medir el cambio de radio de un haz que se propaga a una distancia en el espacio libre, verificando de este modo si el haz está colimado.
En fibra óptica, generalmente se usan colimadores de fibra. Adecuado para fibras ópticas desnudas y fibras ópticas que necesitan conectarse, es decir, fibras ópticas que necesitan conectarse a conectores de fibra óptica.
Figura 1: Una lente puede colimar la luz emitida por una fibra óptica o dirigir el haz colimado a la fibra.
Los haces colimados son muy útiles en experimentos típicos porque su radio de haz permanece relativamente constante durante la propagación, haciendo que sea fácil variar la distancia entre varios dispositivos ópticos en experimentos sin la necesidad de ningún componente óptico adicional, y sin aumentar el radio de haz.
El haz de salida de la mayoría de los láseres de estado sólido se colima, y un acoplador de salida plano puede obtener una salida con un frente de onda que es plano. Además, el radio de cintura de la viga es lo suficientemente grande para evitar ángulos de divergencia excesivos.
Sin embargo, para los diodos láser, la divergencia de su haz de salida es significativa, por lo que generalmente se requiere un dispositivo de colimación (al menos un colimador de eje rápido, que puede reducir significativamente la divergencia en la dirección del eje rápido).
Para la salida de luz de la fibra óptica, se puede usar una lente óptica simple para obtener un haz colimado. Por supuesto, el uso de una lente no esférica también puede mejorar la calidad del haz, especialmente para fibras de modo único con grandes aberturas numéricas.
