Узел точечного источника

Луч лазера, как правило, имеет в сечении гауссово распределение амплитуды шириной 0,1-1,5 мм.Для исследования большинства оптических элементов его необходимо расширять до 5 ‑ 50 мм. Расширение осуществляется с помощью телескопической оптической системы. Простейший вариант такой системы ‑ это объектив микроскопа (микрообъектив), создающий изображение точки и коллимирующий длиннофокусный объектив. Лазерный свет характеризуется не только монохроматичностью, но и высокой степенью пространственной когерентности, что приводит к сильному зашумлению пучка света, выходящего из микрообъектива. Действительно, на любой пылинке попавшей на линзы микрообъектива, а они есть всегда, будет происходить дифракция, и это даст картину в виде системы интерференционных полос с высоким контрастом, которая будет увеличиваться в расходящемся пучке после микрообъектива. Чтобы избежать этого нежелательного явления в фокальную плоскость микрообъектива устанавливается точечная диафрагма, которая служит пространственным фильтром нижних частот, благодаря чему устраняется высокочастотная составляющая, связанная с шумами. Поскольку фокусное расстояние микрообъектива составляет всего 5—20 мм (в зависимости от кратности), масштаб спектра, получающегося в плоскости диафрагмы, весьма мал, и для удовлетворительной фильтрации ее диаметр должен составлять 10-50 мкм. Очевидно, что это накладывает жесткие требования к установке диафрагмы. Кроме того, такого же порядка могут быть отклонения отверстия круглой формы и размеры микронеоднородностей на краях отверстия. Таким образом, требования к элементам точечного источника и к точности их взаимной установки весьма высоки. По этой причине микрообъектив и диафрагма объединяются в один блок, носящий название точечного источника и имеющего все необходимые регулировки. Одна из конструкций точечного источника, используемая в лабораторной установке, изображена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Точечный источник:

1 - стакан; 2 - микрообъектив; 3 - диск; 4 - винт фокусировки;
5, 6 - дифференциальные винты; 7 - стопорный винт;

8 – винт регулировки высоты всего узла

Узел точечного источника предназначен для крепления микрообъектива и точечных диафрагм и обеспечивает их взаимную юстировку, а также юстировку всего узла относительно луча лазера. Микрообъектив 2 ввинчивается в резьбовое отверстие стакана 1, а точечные диафрагмы крепятся на специальных площадках диска 3. Диск 3 имеет 4 фиксированных положения, соответствующих четырем съемным диафрагмам. Точечная диафрагма совмещается с фокальной плоскостью микрообъектива с помощью винта фокусировки 4. Фиксация этого положения осуществляется стопорным винтом 7. С помощью дифференциальных винтов 5, 6 осуществляется точная юстировка положения оптической оси микрообъектива относительно отверстия точечной диафрагмы. Регулировка всего узла точечного источника по высоте осуществляется микрометрическим винтом 8.

Настройка узла осуществляется следующим образом. Вначале с помощью зеркал направляют луч лазера в микрообъектив 2, контролируя визуально соосность луча и оптической оси микрообъектива. Далее отпускают винт 4 против часовой стрелки и, наблюдая в плоскости за диском 3, с помощью винтов 5 и 6 добиваются похождения света через точечную диафрагму. Наличие дифракционной картины в виде яркого пятна и колец вокруг него свидетельствует о дефокусировке, для устранения которой вращают винт фокусировки 4 в направлении, приводящем к увеличению центрального пятна и в конечном счете к исчезновению колец, что свидетельствует о точной настройке на фокус. При этом ассиметрию дифракционной картины, возникающую при вращении винта 4, устраняют вращением винтов 5 и 6.