Độ phân kỳ chùm tia laser là gì?
Độ phân kỳ chùm tia laser cho biết chùm tia mở rộng ra bao nhiêu khi truyền đi xa khỏi nguồn phát. Ngay cả những laser được chuẩn trực (collimation) tốt nhất cũng sẽ giãn nở dần do hiện tượng nhiễu xạ. Độ phân kỳ thường được biểu thị bằng góc toàn phần với đơn vị milliradian (mrad). Độ phân kỳ càng nhỏ thì chùm tia càng tập trung và gọn trên quãng đường dài — điều này cực kỳ quan trọng với máy đo khoảng cách laser, lidar, truyền thông không gian tự do và cắt laser.
Cách sử dụng máy tính này
Hãy đo đường kính chùm tia tại hai điểm dọc theo đường truyền. Nhập đường kính ban đầu \(\text{D}_i\) (gần nguồn phát), đường kính cuối cùng \(\text{D}_f\) (xa hơn), cả hai tính bằng milimét, cùng khoảng cách \(\text{L}\) giữa hai điểm đo tính bằng mét. Công cụ sẽ trả về độ phân kỳ góc toàn phần theo milliradian, radian và độ, kèm theo giá trị góc nửa.
Giải thích công thức
Độ phân kỳ vùng xa được tính gần đúng bằng tỉ số hình học $$\theta = \frac{\text{D}_f - \text{D}_i}{\text{L}}$$ Các đường kính được quy đổi từ milimét sang mét để kết quả là một góc không thứ nguyên tính theo radian. Nhân với 1000 để được milliradian — đơn vị phổ biến nhất khi mô tả chất lượng chùm tia laser.
Ví dụ minh họa
Giả sử một chùm tia rộng 1 mm tại nguồn phát và giãn ra thành 10 mm sau khi truyền đi 100 m. Mức tăng đường kính là \(10 - 1 = 9\) mm \(= 0{,}009\) m. Chia cho 100 m ta được $$\theta = 0{,}00009 \text{ rad} = 0{,}09 \text{ mrad}$$ Độ phân kỳ góc nửa là \(0{,}045\) mrad — một chùm tia được chuẩn trực rất tốt.
Câu hỏi thường gặp
Đây là góc toàn phần hay góc nửa? Kết quả chính là độ phân kỳ góc toàn phần; bảng cũng liệt kê góc nửa, đơn giản bằng một nửa giá trị đó.
Các đơn vị có cần khớp nhau không? Hãy nhập đường kính theo mm và khoảng cách theo m đúng như nhãn ghi — công cụ sẽ tự xử lý việc quy đổi bên trong.
Tại sao lại dùng milliradian? Milliradian cho ra những con số nhỏ gọn, tiện lợi khi ghi thông số laser; 1 mrad tương ứng với chùm tia mở rộng khoảng 1 m sau mỗi 1 km truyền đi.
