На случай, если вам не удастся отыскать в магазинах пончик, то его может заменить очень толстая резинка или носок. Для этого следует отрезать «пятку» и «мысочек», а затем закатать носок в виде «бублика».

Пучок делается довольно быстро и без особых проблем. Читайте в этой статье о том, какие еще есть легкие прически на средние волосы.

Пучок на среднее волосы

Если вы обладательница средней длинны волос, то здесь могут использоваться два варианта прически: с использованием шпилей и специальных заколок.

Объемный пучок с использованием резинок и шпилек

Представленный способ создания пучка принято считать самым простым. Его можно использовать на короткие волосы, но, чем длинна волос больше, тем объемнее будет причёска.

Полученный результат должен содержать в себе лёгкую небрежность, поэтому такого рода пучок на средние волосы спасает в случаях, когда нужно выглядеть хорошо, а помыть волосы не успеваешь. Благодаря тому, что этот пучок отлично держит волосы, с такой причёской можно спокойно заниматься спортом и не думать о своей прическе.

Для создания такой причёски вам понадобятся следующие инструменты:

• Расческа;
• Резинка;
• Шпильки – 2- штуки.

Последовательность действий:

1. Собрать волосы в хвост и зафиксировать при помощи резинки. В таких случаях удобно воспользоваться резинкой с крючками, так как они лучшего всего держат и не наносят вред волосам;
2. Расчесать волосы и закрутить в объемный жгут. Также можно заплести их в свободную косу. После обернуть ее вокруг основания хвоста;
3. Полученный результат закрепить при помощи шпилек, а торчащие концы волос можно оставить так или заколоть невидимками;
4. Такого рода пучок может выглядеть не только спортивно, но еще и элегантно. Для создания классического образа нужно применять средства для выпрямления и придания блеска волосам. А в случае создания небрежного варианта необходимо предварительно обработать волосы при помощи текстурирующего спрея и делать жгут более слабым.

Объемный пучок с использованием специальных заколок

Сегодня особой популярностью пользуются заколки «софиста-твист», «хеагами» и подобные им приспособления с целью создания пучков. Их и сейчас вполне реально отыскать на прилавках магазина. Для выполнения такой прически вам понадобиться:

• Заколка;
• Расческа.

Последовательность действий:

1. Концы волос расчесать и закрепить их на затылке;
2. Закрутить вверх и зафиксировать в объемный пучок или причёску.

Это далеко не все причёски бублики. Еще масса вариантов, однако, у них практически одинаковый смысл исполнения. Единственное, в чем они могут отличаться, так это в применяемых материалах.

Видео о создании объемных пучков с бубликом

На видео ниже показано и рассказано о том, как сделать пучок при помощи бублика. Также сделан такой же пучок, но уже при помощи обычного носка.

Совмещаем французскую косу и пучок с бубликом в красивую прическу.

Как использовать источник: метод BEAM

Для любого исследовательского проекта вы хотите использовать различные типы источников, а также точки зрения. Некоторые задания будут иметь определенные требования к источникам с точки зрения жанра источника (академический, популярный), формата (блог, печать) и даты публикации. Чтобы исследовать вопрос более глубоко, ответ на вопрос «сколько и какие типы источников мне нужны» — это все они. Вам нужны разнообразные источники, как по типу, так и по точкам зрения, чтобы полностью (или даже частично) исследовать вопрос исследования.

Вашему преподавателю могут потребоваться определенные типы источников, поэтому важно понимать разницу между типами источников, например между рецензируемой и популярной статьей. Также может быть полезно подумать о том, на какой стадии исследовательского проекта источник может быть полезен. Справочные источники, такие как энциклопедии, полезны при чтении для получения справочной информации, но при изучении вопроса исследования вам следует ознакомиться с более специализированными источниками и аргументами.

Более важным, чем определение типа источника, является то, как вы его используете.Любой тип источника может подойти для исследовательского проекта, в зависимости от того, как вы его используете.

При обсуждении полезности различных типов источников мы будем использовать метод BEAM, разработанный Джозефом Бизупом. BEAM расшифровывается как: Background, Exhibit, Argument, Method.

• Фон : использование источника для предоставления общей информации для объяснения темы. Например, использование страницы Википедии о Клятве верности для объяснения соответствующих судебных дел и изменений, которые претерпела Клятва.
• Доказательство : использование источника в качестве доказательства или примеров для анализа. Для литературной статьи это будет стихотворение, которое вы анализируете. Для исторической статьи исторический документ, который вы анализируете. Для статьи по социологии это могут быть данные исследования.
• Аргумент : использование источника для привлечения его аргумента. Например, вы можете использовать редакционную статью New York Times о ценности высшего образования для опровержения в своей статье.
• Метод : использование способа анализа проблемы источника для применения к вашей собственной проблеме.Например, вы можете использовать методы исследования, определения или выводы о джентрификации в Чикаго, чтобы применить их к своему району в Нью-Йорке.

Образец цитирования: Бизуп, Джозеф. «BEAM: риторический словарь для обучения письму, основанному на исследованиях». Обзор риторики 27.1 (2008): 72-86. Коммуникации и средства массовой информации Завершить . Веб. 4 февраля 2014 г.

Research Toolkit Венди Хейден и Стефани Марголин находятся под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Международная лицензия.

Путеводитель по академическим исследованиям

Использование источников для работы в этих ролях — это то, как вы вступаете в научную беседу со всеми другими исследованиями и письменными работами, которые ранее освещали вашу тему.

На следующих нескольких страницах вы узнаете больше о каждой роли, проанализировав, как источники используются в эссе о поп-культуре , приведенном в примере ниже. Наблюдение за тем, как автор эссе использует свои источники в их различных ролях, должно помочь вам представить, как вы можете сделать то же самое в своих собственных статьях.В эссе обсуждается, как поп-культура влияет на американские (и глобальные) ценности.

ЛУЧ: фоновые источники

Это источники, которые не должны вызывать споров — автор принимает информацию из этих источников как авторитетную (и ожидает того же от читателей). Другими словами, источники (и информация, полученная из них) в целом заслуживают доверия или не оспариваются. Эта информация может служить неоспоримым основанием для ваших утверждений.

Исходная информация является общеизвестной (т.г. небо голубое) и цитировать не надо.

Рекомендуется ссылаться на справочные источники, когда вы не уверены, но одно эмпирическое правило предлагает найти ту же недокументированную информацию как минимум в 5 других достоверных источниках. Это может быть трудно сделать, поэтому всегда полезно проконсультироваться с вашим профессором.

Давайте посмотрим на утверждение в первом абзаце эссе о поп-культуре:

Таким образом, корпоративные гиганты американской культурной индустрии (теперь сами в основном многонациональные конгломераты) явно должны обращать внимание на потребности зрителей во всем мире при формулировании, производстве и продвижении конкретных фильмов, телевидения, музыки и других артефактов, которые являются частью массовой культуры.

Откуда вы знаете, что «корпоративные гиганты — это в основном транснациональные конгломераты», как сказано в первом предложении? Или что перечисленные предметы действительно являются частью популярной культуры? Это примеры общеизвестных вещей.

Заглянем немного глубже…

Без контекста этот абзац также может быть заключением статьи о том, что должны делать корпорации (демонстрируя непрерывный характер самого знания). Но статья не о том, чтобы давать рекомендации американской культурной индустрии.Это утверждение, которое автор использует, чтобы помочь установить свой другой аргумент, и его следует принимать за чистую монету. Так что это пример того, как один и тот же источник может играть разные роли в разных письменных заданиях — все зависит от того, как авторы их используют.

Дополнительные сведения о фоновых источниках см. в разделе Фоновое чтение.

Что из следующего было бы лучшим примером фонового источника, который не нужно цитировать, в соответствии со структурой BEAM ?

В общей сложности 39 делегатов подписали U.С. Конституция; Уильям Джексон был 40-м, но работал секретарем и не представлял государство.

Считается, что грибы, вызывающие быстро распространяющееся заболевание, известное как синдром белого носа, ограничены популяциями летучих мышей, и были связаны с аналогичными инфекциями, поражающими амфибий.

Опубликовав более 300 отчетов с 2000 года, проект Pew Internet & American Life Project стал надежным источником исследований онлайн-поведения».

Наш ответ: Всего было 39 делегатов, подписавших U.С. Конституция; Уильям Джексон был 40-м, но работал секретарем и не представлял государство.

BEAM: экспонаты и источники доказательств

Как правило, источниками экспонатов и свидетельств являются литературные произведения (или другие средства массовой информации), собранные данные или какое-либо наблюдаемое явление и т. д., о которых вас попросили написать. Это то, что вы анализируете или интерпретируете.

Еще раз взглянув на эссе о поп-культуре, мы увидим, что рассматриваемые экспонаты — это поп-культура и американские (а также глобальные) ценности.В частности, в эссе исследуется взаимосвязь между ними:

С другой стороны, международный успех «Истории игрушек 3», фильма, в котором рассказывается об антропоморфных игрушках и, таким образом, представляет собой потребительскую фантазию об оживших товарах, также предполагает, что глобальное распространение продуктов американской культурной индустрии начинается. оказывать влияние на вкусы и ценности аудитории даже за пределами Соединенных Штатов.

Источники экспонатов не ограничиваются примерами из гуманитарных наук; это также могут быть данные, собранные в ходе научного эксперимента или опроса пользователей веб-сайта.Они также могут служить просто примерами, подтверждающими утверждение.

ЛУЧ: Источники аргументов

Источники аргументов предоставляют вам другие голоса в академической беседе на вашу тему. Кто еще проводил подобные исследования, и как ваша газета должна реагировать на то, что они сказали? Ваша статья уточняет или расширяет существующую гипотезу, проверенную кем-то другим? Если да, то эти источники принадлежат вашей статье.

Иногда целью включения источника аргумента является несогласие с ним и окончательное указание другого направления.

Из нашего примера эссе о поп-культуре:

Работа Альтюссера остается убедительной, несмотря на то, что такие теоретики, как Мишель де Серто и Джон Фиске, утверждали, что люди действительно обладают значительной способностью сопротивляться и противостоять сообщениям, передаваемым им официальной идеологией, популярной культурой и другими источниками.

Автор принимает участие и занимает определенную позицию в продолжающейся научной дискуссии о культуре, хотя это одобрение работы Альтюссера можно было бы считать источником метода, если бы аргументация в статье шла в другом направлении.

Что из следующего лучше всего определяет источник аргумента в структуре BEAM?

• Это одно исследование или стипендия, на которое ваша статья непосредственно отвечает.
• Это один из многих голосов в более широком разговоре, в котором участвует ваша исследовательская работа.
• Это одна из нескольких статей, авторы которых не согласны с предпосылками вашей статьи.

Наш ответ: Это один из многих голосов в более широком разговоре, в котором участвует ваша исследовательская работа.

BEAM: Источники методов

В то время как источники аргументов помогают вам сформулировать вашу статью в рамках более широкой научной дискуссии по вашей теме, а примеры обеспечивают фокус, источники методов помогают обеспечить основные, а иногда и неявные предположения для ваших аргументов или анализа.

Для некоторых исследований это буквально методы, которые вы используете для сбора данных, такие как фокус-группы или конкретный статистический анализ, и они обеспечивают их обоснование. В другом исследовании ваша статья может выявить склонность к основному подходу или школе мысли в рамках дисциплины.

Как убедительное произведение, эссе имеет внутреннюю нить предостережения и предупреждения, которая резюмируется в его заключении:

«Детская киноиндустрия может быть не такой зловещей, как табачная промышленность с ее попытками приучить детей к сигаретам. […] Между тем, жизнь этой аудитории в настоящее время все больше и больше пропитывается популярной культурой, из-за чего людям все труднее и труднее формировать отношения, мнения и ценности, которые не зависят от сообщений, распространяемых культурной индустрией.

Хотя это тонкий пример, вы обычно цитируете или, по крайней мере, указываете свои методы и теории, лежащие в основе вашего анализа, в вашей библиографии.

Разработка с помощью ноутбуков Apache Beam  | Облачный поток данных  | Облако Google

Использование интерактивной среды выполнения Apache Beam с ноутбуками JupyterLab позволяет итеративно разрабатывайте пайплайны, проверяйте график пайплайна и анализируйте отдельные PCollections в рабочем процессе чтения-оценки-печати-цикла (REPL).Эти лучи Apache ноутбуки доступны через Vertex AI Workbench блокноты, управляемые пользователями, услуга, которая размещает виртуальные машины для ноутбуков с предустановленными новейшими технологиями обработки данных и фреймворки машинного обучения.

В этом руководстве рассматриваются функциональные возможности ноутбуков Apache Beam, но не показывает, как его построить. Дополнительные сведения об Apache Beam см. руководство по программированию Apache Beam.

Прежде чем начать

1. Войдите в свою учетную запись Google Cloud. Если вы новичок в Гугл Облако, создать учетную запись, чтобы оценить, как наши продукты работают в реальные сценарии.Новые клиенты также получают 300 долларов в виде бесплатных кредитов на запускать, тестировать и развертывать рабочие нагрузки.

2. В Google Cloud Console на странице выбора проекта выберите или создайте проект Google Cloud.

   Примечание : Если вы не планируете хранить ресурсы, которые вы создаете в этой процедуре, создайте проект вместо выбор существующего проекта.После того, как вы выполните эти шаги, вы можете удалить проект, удалив все ресурсы, связанные с проектом.

   Перейти к селектору проектов

3. Убедитесь, что биллинг включен для вашего облачного проекта. Узнайте, как проверьте, включен ли биллинг в проекте.

4. Включите Compute Engine, API ноутбуков.

   Включить API

5. В Google Cloud Console на странице выбора проекта выберите или создайте проект Google Cloud.

   Примечание : Если вы не планируете хранить ресурсы, которые вы создаете в этой процедуре, создайте проект вместо выбор существующего проекта. После того, как вы выполните эти шаги, вы можете удалить проект, удалив все ресурсы, связанные с проектом.

   Перейти к селектору проектов

6. Убедитесь, что биллинг включен для вашего облачного проекта. Узнайте, как проверьте, включен ли биллинг в проекте.

7. Включите Compute Engine, API ноутбуков.

   Включить API

Когда вы закончите это руководство, вы можете избежать дальнейшего выставления счетов, удалив созданные вами ресурсы.Подробнее см. Убираться.

Запуск экземпляра ноутбуков Apache Beam

1. В Google Cloud Console на странице выбора проекта выберите или создайте Облачный проект Google.
2. Перейдите к Dataflow на боковой панели и нажмите Workbench .
3. На панели инструментов нажмите добавить Новый экземпляр .
4. Выберите Apache Beam > Без графических процессоров .
5. (необязательно) Если вы хотите запускать ноутбуки на графическом процессоре, вы можете выбрать Apache Beam > С 1 NVIDIA Tesla T4 .
6. На странице Новый экземпляр ноутбука выберите сеть для виртуальной машины ноутбука. и нажмите Создать .
7. (необязательно) Если вы решите создать экземпляр ноутбука с графическим процессором, на Новая страница экземпляра ноутбука , вы должны проверить Установка графического процессора NVIDIA драйвер автоматически для меня вариант, прежде чем нажать Создать .
8. (необязательно) Если вы хотите настроить пользовательский экземпляр записной книжки, щелкните Настроить . Дополнительные сведения о настройке свойств экземпляра см. Создайте экземпляр блокнотов, управляемых пользователем, с определенными характеристики.
9. Нажмите Откройте JupyterLab , когда ссылка станет активной. Vertex AI Workbench создает новый экземпляр ноутбука Apache Beam.

Установка зависимостей (необязательно)

уже поставляются с Apache Beam и Установлены зависимости коннектора Google Cloud. Если ваш конвейер содержит настраиваемые соединители или настраиваемые PTransforms, зависящие от сторонних библиотек, вы можете установить их после создания экземпляра ноутбука. Чтобы получить больше информации, см. Установка зависимости в документации по блокнотам, управляемым пользователями.

Начало работы с ноутбуками Apache Beam

После открытия экземпляра блокнота, управляемого пользователем, блокноты-примеры доступны в папке Examples . В настоящее время доступны следующие:

• Количество слов
• Количество слов в потоковом вещании
• Потоковая передача данных о поездках на такси в Нью-Йорке
• Количество слов потока данных
• Apache Beam SQL в ноутбуках
• Использование графических процессоров с Apache Beam
• Визуализация данных

Дополнительные учебные пособия, объясняющие основы Apache Beam, доступны в папку Tutorials .В настоящее время доступны следующие:

• Основные операции
• Элементарные операции
• Агрегаты
• Windows
• Операции ввода-вывода
• Потоковое

Эти записные книжки содержат пояснительный текст и блоки кода с комментариями, которые помогут вам понимать концепции Apache Beam и использование API. Учебники также предоставьте вам практические упражнения, чтобы вы могли практиковать изученные концепции.

Создание экземпляра записной книжки

Перейдите к File > New > Notebook и выберите ядро, которое Apache Beam 2.22 или более поздней версии.

Apache Beam установлен на вашем экземпляре ноутбука, поэтому включите в свой ноутбук модули interactive_runner и interactive_beam .

  импортировать apache_beam как луч
из apache_beam.runners.interactive.interactive_runner импортировать InteractiveRunner
импортировать apache_beam.runners.interactive.interactive_beam как ib
  

Если в вашей записной книжке используются другие API Google, добавьте следующие операторы импорта:

  из apache_beam.options импорта pipe_options
от apache_beam.options.pipeline_options импортировать GoogleCloudOptions
импортировать google.auth
  

Настройка параметров интерактивности

Ниже задается время, в течение которого InteractiveRunner записывает данные из неограниченного источника. В этом примере продолжительность установлена ​​на 10 минут.

  ib.options.recording_duration = '10 м'
  

Вы также можете изменить предельный размер записи (в байтах) для неограниченного источника с помощью свойства record_size_limit .

  # Установить ограничение размера записи на 1 Гб.
ib.options.recording_size_limit = 1e9
  

Дополнительные интерактивные параметры см. в классеinteractive_beam.options.

Создание конвейера

Инициализировать конвейер с помощью объекта InteractiveRunner .

  варианты = параметры конвейера.Параметры трубопровода()

# Установите режим конвейера для потоковой передачи данных из Pub/Sub.
options.view_as(pipeline_options.StandardOptions).streaming = True

p = beam.Pipeline(InteractiveRunner(), options=options)
  

Чтение и визуализация данных

В следующем примере показан конвейер Apache Beam, создающий подписка на данную тему Pub/Sub и чтение из подписки.

  слов = р
    | "читать" >> луч.io.ReadFromPubSub(topic="projects/pubsub-public-data/topics/shakespeare-kinglear")
  

Конвейер подсчитывает слова по окнам из источника. Он создает фиксированный оконный режим с длительностью каждого окна 10 секунд.

  windowed_words = (слова
   | "окно" >> луч.WindowInto(луч.окно.FixedWindows(10)))
  

После обработки данных в окне слова подсчитываются по окну.

  windowed_word_counts = (windowed_words
   | "счет" >> луч.объединители.Count.PerElement())
  

Метод show() визуализирует результирующую коллекцию PCollection в записной книжке.

  ib.show (windowed_word_counts, include_window_info = True)
  

Вы можете ограничить набор результатов из show() , установив два необязательных параметра: n и продолжительность . Параметр n ограничивает результирующий набор отображением не более n количества элементов, например 20.Если n не задано, по умолчанию отображается список самых последних захваченных элементов до окончания исходной записи. Параметр продолжительность ограничивает результирующий набор заданным количеством секунд данных, начиная с начала исходной записи. Если продолжительность не задана, поведением по умолчанию является вывод списка всех элементов до окончания записи.

Если установлены оба необязательных параметра, show() останавливается при достижении любого из пороговых значений.В следующем примере show() возвращает не более 20 элементов, которые вычисляются на основе данных за первые 30 секунд из записанных источников.

  ib.show(windowed_word_counts, include_window_info=True, n=20, продолжительность=30)
  

Чтобы отобразить визуализацию ваших данных, передайте visualize_data=True в метод show() . Вы можете применять несколько фильтров к своим визуализациям. То следующая визуализация позволяет фильтровать по метке и оси:

Еще одна полезная визуализация в ноутбуках Apache Beam — это Pandas. Датафрейм. В следующем примере слова сначала преобразуются в нижний регистр, а затем вычисляются частотность каждого слова.

  windowed_lower_word_counts = (windowed_words
   | луч.Карта (лямбда-слово: word.lower())
   | "count" >> beam.combiners.Count.PerElement())
  

Метод collect() предоставляет выходные данные в кадре данных Pandas.

  ib.collect(windowed_lower_word_counts, include_window_info=True)
  

Визуализация данных с помощью инспектора Interactive Beam

Вас может отвлекать самоанализ данных PCollection с помощью постоянно вызывая show() и collect() , особенно когда вывод занимает занимает много места на экране и затрудняет навигацию по ноутбук.Вы также можете сравнить несколько PCollections рядом с проверить, работает ли преобразование должным образом, например, когда один PCollection проходит преобразование и производит другой. Для этих случаев использования Интерактивный инспектор луча — более удобное решение.

Инспектор Interactive Beam предоставляется как расширение JupyterLab. apache-beam-jupyterlab-боковая панель который был предварительно установлен в ноутбуке Apache Beam. С расширением, вы можете в интерактивном режиме проверять состояние конвейеров и данных, связанных с каждой PCollection без явного вызова show() или collect() .

Есть 3 способа открыть инспектор:

• Нажмите Interactive Beam в верхней строке меню JupyterLab. В раскрывающемся списке найдите Откройте инспектор и щелкните его, чтобы открыть инспектор.

• Используйте страницу запуска. Если страница запуска не открыта, нажмите Файл -> Новый лаунчер , чтобы открыть его. На странице запуска найдите Interactive Beam . и щелкните Открыть инспектор , чтобы открыть инспектор.

• Используйте палитру команд. Нажмите View -> Activate Command Palette вверху. строка меню JupyterLab. Во всплывающем окне выполните поиск Interactive Beam , чтобы просмотреть все опции расширения. Щелкните Открыть инспектор , чтобы открыть инспектор.

Перед открытием инспектора:

1. Если открыт ровно 1 блокнот, инспектор автоматически подключается к этому.

2. В противном случае появится диалоговое окно, в котором можно выбрать ядро ​​(когда нет ноутбука). открыт) или сеанс записной книжки (когда открыто несколько записных книжек) для подключиться к.

Вы можете открыть несколько инспекторов для открытой записной книжки и упорядочить инспекторов, свободно перетаскивая их вкладки в рабочей области.

Страница инспектора автоматически обновляется при выполнении ячеек в ноутбук.С левой стороны перечислены пайплайны и PCollections, определенные в подключенный ноутбук. Коллекции организованы по пайплайнам, которым они принадлежат. в и можно свернуть, щелкнув конвейер заголовка.

Для элементов в списках конвейеров и PCollections при щелчке инспектор отображает соответствующие визуализации справа:

• Если это PCollection, инспектор отображает свои данные (динамически, если данные все еще идет для неограниченных PCollections) с дополнительными виджетами для настройки визуализации после нажатия кнопки ПРИМЕНИТЬ .

  Примечание: Поскольку инспектор и открытый блокнот используют одно и то же ядро сеанс, они будут блокировать выполнение друг друга. Например, если блокнот занят выполнением какого-то кода, инспектор не будет обновляться пока блокнот не завершит это выполнение. И наоборот, если вы хотите немедленно выполнить какой-либо код в блокноте, пока инспектор для динамической визуализации PCollection необходимо нажать кнопку STOP , чтобы остановить визуализацию и превентивно выпустить ядро ​​на ноутбук.

• Если это конвейер, инспектор отображает график конвейера.

Вы могли заметить, что существуют анонимные конвейеры. Это трубопроводы с Коллекции, к которым у вас есть доступ, но на которые больше не ссылается главный сессия. Например:

  p = луч.Конвейер()
pcoll = р | луч.Создать([1, 2, 3])

p = луч.Конвейер()
  

В приведенном выше примере создается пустой конвейер p и анонимный конвейер, который содержит 1 PCollection pcoll .Вы по-прежнему можете получить доступ к анонимному конвейеру через pcoll.pipeline .

Конвейер и список PCollection слева можно переключать, чтобы сэкономить место для большие визуализации.

Понимание состояния записи конвейера

Помимо визуализаций, вы также можете проверить состояние записи для одного или всех конвейеров в своем экземпляре записной книжки, вызвав описать.

  # Вернуть статус записи определенного пайплайна. Оставьте список параметров пустым, чтобы вернуться
# статус записи всех пайплайнов.ib.recordings.describe(p)
  

Метод description() предоставляет следующие сведения:

• Общий размер (в байтах) всех записей конвейера на диске
• Время начала задания фоновой записи (в секундах от эпохи Unix)
• Текущее состояние конвейера задания фоновой записи
• Переменная Python для конвейера

Запуск заданий потока данных из конвейера, созданного в вашем ноутбуке

1. (необязательно) Перед использованием ноутбука для выполнения заданий потока данных перезапустите ядро, перезапустите все ячейки и проверьте вывод.Если вы пропустите этот шаг, скрытые состояния в записной книжке могут повлиять на граф заданий в конвейере объект.
2. Включить API потока данных.

3. Добавьте следующий оператор импорта:

     из apache_beam.runners импортировать DataflowRunner
     

4. Передайте в свой конвейер опции.

     # Настройте параметры конвейера Apache Beam.
   параметры = параметры конвейера.Параметры трубопровода ()
   
   # Установите проект в качестве проекта по умолчанию в вашем текущем Google Cloud
   # окружающая обстановка._, options.view_as(GoogleCloudOptions).project = google.auth.default()
   
   # Установите регион Google Cloud для запуска потока данных.
   options.view_as(GoogleCloudOptions).region = 'us-central1'
   
   # Выберите место в облачном хранилище.
   dataflow_gcs_location = 'gs://<изменить меня>/dataflow'
   
   # Установить промежуточное место. Это место используется для постановки
   # Конвейер потока данных и двоичный файл SDK.
   options.view_as(GoogleCloudOptions).staging_location = '%s/staging' % dataflow_gcs_location
   
   # Установите временное местоположение. Это место используется для хранения временных файлов
   # или промежуточные результаты перед выводом в приемник.options.view_as(GoogleCloudOptions).temp_location = '%s/temp' % dataflow_gcs_location
   
   # Если и только если вы используете Apache Beam SDK, созданный из исходного кода, установите
   # расположение SDK. Это используется Dataflow для поиска SDK.
   # необходимо для запуска конвейера.
   options.view_as(pipeline_options.SetupOptions).sdk_location = (
       '/root/apache-beam-custom/packages/beam/sdks/python/dist/apache-beam-%s0.tar.gz' %
       луч.версия.__версия__)
     

   Вы можете настроить значения параметров. Например, вы можете изменить регион значение от us-central1 .

5. Запустить конвейер с помощью DataflowRunner . Это запускает вашу работу на Сервис потока данных.

     бегун = DataflowRunner()
   runner.run_pipeline(p, опции=опции)
     

   p — объект конвейера из Создание вашего трубопровод.

Пример выполнения этого преобразования в интерактивной записной книжке см. записную книжку Dataflow Word Count в экземпляре записной книжки.

Кроме того, вы можете экспортировать блокнот в виде исполняемого скрипта, изменить сгенерировано .py , используя предыдущие шаги, а затем разверните конвейер к потоку данных услуга.

Сохранение блокнота

Создаваемые вами записные книжки сохраняются локально в работающем экземпляре записной книжки. если ты сбросить или выключите экземпляр блокнота во время разработки, эти новые блокноты сохраняются до тех пор, пока они создаются в каталоге /home/jupyter . Однако при удалении экземпляра записной книжки эти записные книжки также удаляются.

Чтобы сохранить свои записные книжки для будущего использования, загрузите их локально на свой рабочей станции, сохраните их на GitHub, или экспортировать их в другой формат файла.

Сохранение записной книжки на дополнительных постоянных дисках

Если вы хотите хранить свою работу, например записные книжки и сценарии, в различных экземпляры ноутбука, вы можете хранить их на постоянном диске.

1. Создайте или прикрепите Постоянный диск. Следовать инструкции по использованию ssh для подключения к виртуальной машине экземпляра ноутбука и выдавать команды в открывшейся Cloud Shell.

   Предупреждение: Не выполняйте команды с терминалов внутри экземпляра ноутбука.

2. Обратите внимание на каталог, в котором смонтирован постоянный диск, например, /mnt/myDisk .

3. Отредактируйте сведения о виртуальной машине экземпляра ноутбука, чтобы добавить запись в Пользовательский метаданные : ключ — пользовательские параметры контейнера ; значение — -v /мнт/мойДиск:/мнт/мойДиск .

4. Нажмите Сохранить .

5. Чтобы обновить эти изменения, перезагрузите экземпляр записной книжки.

6. Когда ссылка станет активной после сброса, нажмите Open JupyterLab .Это может пройти некоторое время, прежде чем пользовательский интерфейс JupyterLab станет доступен. Как только пользовательский интерфейс появится, откройте терминал и выполните следующую команду: лс-ал/мнт Каталог /mnt/myDisk должен быть указан.

Теперь вы можете сохранить свою работу в каталоге /mnt/myDisk . Даже если блокнот экземпляр удален, постоянный диск все еще существует в вашем проекте. Ты затем можно подключить этот постоянный диск к другим экземплярам ноутбука.

Уборка

После завершения использования экземпляра ноутбука Apache Beam очистите ресурсы, которые вы создали в Google Cloud, выключив блокнот пример.

Дополнительные функции

Beam SQL и

Beam SQL позволяет вам для запроса ограниченных и неограниченных PCollections с помощью операторов SQL. Если ты работая в ноутбуке Apache Beam, вы можете использовать IPython нестандартная магия beam_sql , чтобы ускорить разработку конвейера.

Вы можете проверить использование магии beam_sql с помощью опции -h или --help :

Вы можете создать PCollection из постоянных значений:

Вы можете присоединиться к нескольким PCollections:

Вы можете запустить задание потока данных с помощью -r DataflowRunner или --runner Опция DataflowRunner :

Чтобы узнать больше, см. пример блокнота Apache Beam SQL в ноутбуках .

Ускорение с помощью JIT-компилятора и графического процессора

Вы можете использовать такие библиотеки, как numba и Графические процессоры для ускорения вашего кода Python и Конвейеры Apache Beam. В экземпляре ноутбука Apache Beam, созданном с помощью GPU nvidia-tesla-t4 , вы можете скомпилировать свой код Python с помощью numba.cuda.jit для работы на графическом процессоре. При желании вы можете скомпилировать свой код Python в машинный код. код с numba.jit или numba.njit для ускорения выполнения на ЦП.

DoFn , который обрабатывается на графических процессорах:

 Пробоотборник класса (луч.DoFn):
    def __init__(я, блоки = 80, threads_per_block = 64):
        # Использует только 1 сетку cuda с приведенной ниже конфигурацией.
        self.blocks = блоки
        self.threads_per_block = потоки_за_блок

    Настройка защиты (самостоятельно):
        импортировать numpy как np
        # Массив на хосте как прототип массивов на GPU для
        # хранить накопленный подсчет очков в круге.
        self.h_acc = np.zeros(
            self.threads_per_block * self.blocks, dtype=np.float32)

    def процесс (я, элемент: Tuple [int, int]):
        из numba импорт cuda
        от нумбы.cuda.random импортировать create_xoroshiro128p_states
        из numba.cuda.random импортировать xoroshiro128p_uniform_float32

        @cuda.jit
        def gpu_monte_carlo_pi_sampler (rng_states, sub_sample_size, acc):
            """Использует графический процессор для выборки случайных значений и накапливает подсчет
            значений в круге радиуса 1.
            """
            поз = cuda.grid(1)
            если pos < acc.shape[0]:
                суб_акк = 0
                для i в диапазоне (sub_sample_size):
                    x = xoroshiro128p_uniform_float32 (rng_states, pos)
                    y = xoroshiro128p_uniform_float32 (rng_states, pos)
                    если (х * х + у * у) <= 1.0:
                        sub_acc += 1
                акк[поз] = суб_акк

        rng_seed, sample_size = элемент
        d_acc = cuda.to_device(self.h_acc)
        sample_size_per_thread = sample_size // self.h_acc.shape[0]
        rng_states = create_xoroshiro128p_states(self.h_acc.shape[0], seed=rng_seed)
        gpu_monte_carlo_pi_sampler[self.blocks, self.threads_per_block](
            rng_states, sample_size_per_thread, d_acc)
        выход d_acc.copy_to_host()
  

Запуск на графическом процессоре:

Более подробную информацию можно найти в примере блокнота Использование графических процессоров с Apache Beam .

Что такое формирование луча, управление и переключение лучей 5G с массивным MIMO

Из-за больших потерь при распространении миллиметровых длин волн (mmWaves), используемых в новых радиосистемах 5G (5G NR), а также из-за высоких требований пользователей к полосе пропускания методы формирования луча и массивные множественные входы и множественные выходы (MIMO) имеют решающее значение для повышения спектральной эффективности и обеспечения экономичного и надежного покрытия.

Формирование луча

Формирование луча — это применение нескольких излучающих элементов, передающих один и тот же сигнал с одинаковой длиной волны и фазой, которые объединяются для создания одной антенны с более длинным и более целенаправленным потоком, который формируется путем усиления волн в определенном направлении.Общая концепция была впервые использована в 1906 году для трансокеанской радиосвязи.

Чем больше излучающих элементов в составе антенны, тем уже луч. Артефактом формирования луча являются боковые лепестки. Это по существу нежелательные излучения сигнала, формирующего основной лепесток в разных направлениях. Плохая конструкция антенных решеток может привести к чрезмерным помехам со стороны бокового лепестка сигнала с формированием луча. Чем больше излучающих элементов, входящих в состав антенны, тем более сфокусирован основной луч и тем слабее боковые лепестки.

Рис. 1. Формирование луча с двумя и четырьмя излучающими элементами

В то время как цифровое формирование луча в процессоре основной полосы частот сегодня используется чаще всего, аналоговое формирование луча в радиочастотной области может обеспечить усиление антенны, которое смягчит характер потерь миллиметровых волн 5G.

Управление лучом и переключение луча

Управление лучом достигается за счет изменения фазы входного сигнала на всех излучающих элементах. Фазовый сдвиг позволяет направить сигнал на конкретный приемник.Антенна может использовать излучающие элементы с общей частотой для направления одного луча в определенном направлении. Лучи разной частоты также можно направлять в разных направлениях для обслуживания разных пользователей. Направление, в котором отправляется сигнал, динамически рассчитывается базовой станцией по мере движения конечной точки, эффективно отслеживая пользователя. Если луч не может отслеживать пользователя, конечная точка может переключиться на другой луч.

Рис. 2. Управление лучом и переключение луча

Такая детальная степень отслеживания стала возможной благодаря тому, что базовые станции 5G должны быть значительно ближе к пользователям, чем мобильные инфраструктуры предыдущих поколений.

Массивный MIMO

Антенны с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO) уже давно являются особенностью коммерческих общедоступных беспроводных систем и систем Wi-Fi, но 5G требует применения массивных MIMO. Чтобы повысить отказоустойчивость (отношение сигнал/шум/SNR) передаваемого сигнала и пропускную способность канала без увеличения использования спектра, можно управлять общей частотой одновременно в нескольких направлениях.

Успешная работа систем MIMO требует реализации мощных процессоров цифровых сигналов и среды с большим количеством помех сигнала или «пространственного разнесения»; это богатое разнообразие путей прохождения сигнала между передатчиком и приемником.

Рисунок 3: Несколько входов и несколько выходов (MIMO)

Разное время прибытия, когда сигнал отражается от различных препятствий, формирует несколько каналов дуплексной связи с временным разделением (TDD), которые могут обеспечить избыточность пути для дублирующихся сигналов или увеличить пропускную способность канала за счет передачи различных частей модулированных данных. Впервые задуманный в 1980-х годах, между классическим многопользовательским MU-MIMO и Massive MIMO есть несколько различий, но в основном это по-прежнему большое количество используемых антенн и большое количество поддерживаемых пользователей.Степень MIMO указывается количеством передатчиков и количеством приемников, т.е. 4x4.

7.6: Отклонение методом сопряженной балки

Метод сопряженной балки, разработанный Генрихом Мюллером-Бреслау в 1865 году, является одним из методов, используемых для определения наклона и отклонения балки. Метод основан на принципе статики.

Сопряженная балка определяется как фиктивная балка, длина которой такая же, как у реальной балки, но с нагрузкой, равной изгибающему моменту реальной балки, деленному на ее жесткость на изгиб \(EI\).

Метод сопряженных балок использует сходство взаимосвязей между нагрузкой, поперечной силой и изгибающим моментом, а также между кривизной, наклоном и прогибом, полученное в предыдущих главах и представленное в таблице 7.2.

\(таблица 7.2\). Взаимосвязь между нагрузкой, сдвигом, изгибающим моментом и кривизной, наклоном, прогибом.

Опоры для сопряженных балок

Опоры для сопряженных балок показаны в таблице 7.3, а примеры реальных и сопряженных балок показаны на рисунке 7.4.

\(таблица 7.3\). Опоры для сопряженных балок.

\(Таблица 7.4\) Реальные балки и их сопряженные.

Соглашение о знаках

Для положительной диаграммы кривизны, где есть положительная ордината диаграммы \(\frac{M}{EI}\), нагрузка в сопряжении должна указывать в положительном направлении \(y\) (вверх) и наоборот наоборот (см. рис. 7.14).

\(рис. 7.14\). Диаграмма положительной кривизны.

Если соблюдается соглашение, установленное для диаграмм положительной кривизны, то положительная поперечная сила в сопряженной балке равна положительному наклону в реальной балке, а положительный момент в сопряженной балке равен положительному отклонению (движению вверх) реальной балки. .Это показано на рис. 7.15.

\(рис. 7.15\). Сдвиг и наклон балки.

Процедура анализа методом сопряженных пучков

• Нарисуйте диаграмму кривизны реальной балки.

• Нарисуйте сопряженную балку для реальной балки. Сопряженный пучок имеет ту же длину, что и реальный пучок. Поворот в любой точке реальной балки соответствует поперечной силе в той же точке сопряженной балки, а смещение в любой точке реальной балки соответствует моменту в сопряженной балке.

• Применить диаграмму кривизны реальной балки в качестве распределенной нагрузки на сопряженную балку.

•Используя уравнения статического равновесия, определить реакции на опорах сопряженной балки.

•Определить поперечную силу и момент в интересующих сечениях сопряженной балки. Эти поперечные силы и моменты равны соответственно наклону и прогибу реальной балки. Положительный сдвиг в сопряженной балке подразумевает наклон реальной балки против часовой стрелки, а положительный момент обозначает отклонение реальной балки вверх.{4}\)

\(рис. 7.16\). Сопряженный пучок.

Решение

(\(M/EI\)) диаграмма. Сначала нарисуйте диаграмму изгибающего момента для балки и разделите ее на изгибную жесткость \(EI\), чтобы получить диаграмму \(\frac{M}{E I}\), показанную на рис. 7.16b.

Сопряженный пучок. Сопряженная балка, нагруженная диаграммой \(\frac{M}{E I}\), показана на рис. 7.16c. Обратите внимание, что свободный конец реальной балки фиксируется в сопряженной балке, а фиксированный конец реальной балки становится свободным в сопряженной балке.{4}\)

\(рис. 7.17\). Просто поддерживаемая балка.

Решение

(\(M/EI\)) диаграмма. Сначала нарисуйте диаграмму изгибающего момента для балки и разделите ее на изгибную жесткость \(EI\), чтобы получить диаграмму кривизны момента (\(\frac{M}{E I}\)) диаграмму, показанную на рисунке 7.17b.

Сопряженный пучок. Сопряженная балка, нагруженная диаграммой \(\frac{M}{E I}\), показана на рис. 7.17c. Обратите внимание, что \(A\) и \(C\), которые являются простыми опорами в реальной балке, остаются теми же в сопряженной балке.{3}}{(29 000)(800)}=-1,01 \text { дюйм } \quad \Delta_{B}=1,01 \text { дюйм } \downarrow\)

Краткое изложение главы

Отклонение балок с помощью геометрических методов: Геометрические методы, рассматриваемые в этой главе, включают метод двойного интегрирования, метод функции сингулярности, метод момент-площадь и метод сопряженной балки. До обсуждения этих методов было получено следующее уравнение кривой упругости балки:

Метод двойного интегрирования: Этот метод включает двойное интегрирование уравнения упругой кривой.{n} \text { for } x-a \geq 0 \text { or } x \geq a
\end{массив}\right.\)

Метод сингулярности лучше всего подходит для балок с большим количеством разрывов из-за сосредоточенных нагрузок и моментов. Метод значительно уменьшает количество констант интегрирования, которые необходимо определить, и, таким образом, упрощает расчет по сравнению с методом двойного интегрирования.

Метод момент-площадь : Этот метод использует две теоремы для определения наклона и прогиба в заданных точках на упругой кривой балки.Эти две теоремы таковы:

Первая теорема площади момента: Изменение наклона между любыми двумя точками на упругой кривой балки равно площади диаграммы \(\frac{M}{E I}\) между этими двумя точками.

Вторая теорема площади момента: Вертикальное отклонение точки \(A\) от касательной, проведенной к упругой кривой в точке \(B\), равно моменту площади под \(\frac{M}{ EI}\) диаграмма между этими двумя точками относительно точки \(A\).

Метод сопряженной балки: Сопряженная балка определяется как воображаемая балка той же длины, что и реальная балка, но с нагрузкой, равной \(\frac{M}{EI}\) диаграмме фактической балки. . Опоры в реальных балках заменяются фиктивными опорами с граничными условиями, при которых изгибающий момент и поперечная сила в конкретной точке сопряженной балки будут равны соответственно прогибу и наклону в тех же точках реальной балки.

Практические задачи

7.1 Используя метод двойного интегрирования, определите наклоны и прогибы на свободных концах консольных балок, показанных на рис. P7.1–рис. P7.4. \(EI\) = константа.

\(Рис. P7.1\). Консольная балка.

\(Рис. П7.2\). Консольная балка.

\(Рис. П7.3\). Консольная балка.

\(Рис. П7.4\). Консольная балка.

7.2 Используя метод двойного интегрирования, определите уклоны в точке \(A\) и прогибы в средней точке \(C\) балок, показанных на рисунке P7.5 и рисунке P7.6. \(EI\) = константа.

\(Рис. П7.5\). Луч.

\(Рис. П7.6\). Луч.

7.3 Используя метод сопряженной балки, определите наклон в точке \(A\) и прогиб в точке \(B\) балки, показанной на рисунках P7.7 - P7.10.

\(Рис. П7.7\). Луч.

\(Рис. П7.8\). Луч.

\(Рис. П7.9\). Луч.

\(Рис. P7.10\). Луч.

7.4 Используя метод площади момента, определите прогиб в точке \(A\) консольной балки, показанной на рис. P7.11–рис. P7.12.

\(Рис. P7.11\). Консольная балка.

\(Рис. П7.12\). Консольная балка.

7.5 Используя метод момент-площадь, определите уклон в точке \(A\) и уклон в средней точке \(C\) балок, показанных на рисунке P7.13 и рисунок P7.14.

\(рис. P7.13\). Луч.

\(рис. P7.14\). Луч.

7.6 Используя метод функции сингулярности, определить наклон и прогиб в точке \(A\) консольной балки, показанной на рисунке P7.15.

\(рис. P7.15\). Консольная балка.

7.7 Методом функции сингулярности определить уклон в точке \(В\) и уклон в точке \(С\) балки с вылетом, показанной на рисунке П7.{4}\).

\(рис. П7.16\). Луч.

7.8 Методом сингулярности определить уклон в точке \(C\) и прогиб в точке \(D\) балки с выступающими концами, как показано на рисунке P7.17. \(EI\) = константа.

\(рис. P7.17\). Луч.

7.9 Используя метод функции сингулярности, определить наклон в точке \(A\) и прогиб в точке \(B\) балки, показанной на рисунке P7.18. \(EI\) = константа.

\(рис. P7.18\). Луч.

Партиата балки на основе камеры

Расширители лазерного луча | Эдмунд Оптикс

Расширители лазерного луча увеличивают диаметр коллимированного входного луча до большего коллимированного выходного луча для таких приложений, как лазерное сканирование, интерферометрия и дистанционное зондирование. Современные расширители лазерного луча представляют собой афокальные системы, разработанные на основе хорошо зарекомендовавших себя принципов работы оптических телескопов. В таких системах предметные лучи входят параллельно оптической оси внутренней оптики и выходят параллельно ей.Это означает, что вся система не имеет фокусного расстояния.

Теория телескопа

Оптические телескопы, традиционно используемые для наблюдения за удаленными объектами, такими как небесные тела в космическом пространстве, делятся на два типа: преломляющие и отражающие. В преломляющих телескопах используются линзы для преломления или искривления света, в то время как в рефлекторных телескопах используются зеркала для отражения света.

Существует две категории телескопов-рефракторов: кеплеровы и галилеевские. Кеплеров телескоп состоит из линз с положительными фокусными расстояниями, разделенными суммой их фокусных расстояний ( рис. 1 ).Линза, ближайшая к просматриваемому объекту или исходному изображению, называется линзой объектива, а линза, ближайшая к глазу или создаваемому изображению, называется линзой изображения.

Телескоп Галилея состоит из положительной и отрицательной линзы, которые также разделены суммой их фокусных расстояний ( рис. 2 ). Однако, поскольку одна из линз отрицательна, расстояние между двумя линзами намного меньше, чем в кеплеровской схеме.В то время как использование эффективного фокусного расстояния двух линз обеспечит хорошее приближение к общей длине, использование заднего фокусного расстояния обеспечит наиболее точную длину.

Увеличение или обратное увеличение телескопа основано на фокусных расстояниях объектива и глазных линз:

(1) $$ \text{Увеличение} \left( \text{MP} \right) = \frac{1}{\text{Увеличение} \left[ \text{m} \right]} $ $

(2) $$ \text{MP} = - \frac{\text{Фокусное расстояние}_{\text{Линза объектива}}}{\text{Фокусное расстояние}_\text{Линза изображения}} $ $

Если коэффициент увеличения больше 1, телескоп увеличивает.Когда увеличение меньше 1, телескоп минимизируется.

Теория расширителя луча

В расширителе лазерного луча линзы объектива и изображения расположены в обратном порядке. Кеплеровские расширители луча состоят из двух линз с положительными фокусными расстояниями, разделенными суммой их фокусных расстояний. Они обеспечивают высокий коэффициент расширения и обеспечивают пространственную фильтрацию, поскольку коллимированный входной пучок фокусируется в точке между объективом и линзами изображения, создавая точку внутри системы, где концентрируется энергия лазера ( рис. 3 ).Однако это нагревает воздух между линзами, отклоняя световые лучи от их оптического пути и потенциально приводя к ошибкам волнового фронта, особенно в мощных лазерных приложениях.

При использовании кеплеровских или галилеевых схем в расширителях лазерного луча важно иметь возможность рассчитать расходимость выходного луча. Это определяет отклонение от идеально коллимированного источника.Расходимость луча зависит от диаметров входного и выходного лазерных лучей.

(3) $$ \frac{\text{Расхождение входного луча} \left( \theta_I \right)}{\text{Расхождение выходного луча} \left( \theta_O \right)} = \frac{\text {Диаметр выходного луча} \left( D_O \right)}{\text{Диаметр входного луча} \left( D_I \right)} $$

Сила увеличения (MP) теперь может быть выражена в терминах расходимости луча или диаметра луча.

(4) $$ \text{MP} = \frac{\theta _I}{\theta _O}$$

(5) $$ \text{MP} = \frac{D_O}{D_I} $$

При интерпретации уравнения 4 и уравнения 5 можно увидеть, что, хотя диаметр выходного луча (D ₀ ) увеличивается, расходимость выходного луча (θ _O ) уменьшается, и наоборот.Поэтому при использовании расширителя луча для минимизации луча его диаметр уменьшится, но увеличится расходимость лазера. Плата за малый луч — большой угол расходимости.

Кроме того, важно иметь возможность рассчитать диаметр выходного луча на определенном рабочем расстоянии (L). Диаметр выходного луча зависит от диаметра входного луча и расходимости луча после определенного рабочего расстояния (L) (, рис. 5, ).

(6) $$ D_L = D_O + L \cdot \tan{\left( 2 \theta_O \right)} $$

Расходимость лазерного луча определяется как половинный угол, поэтому во втором члене уравнения требуется коэффициент 2 .

Расширитель луча увеличит входной луч и уменьшит входное расхождение за счет увеличения мощности. Замена уравнений 4 и 5 на уравнение 6 приводит к следующему результату:

(7) $$ D_L = \left( \text{MP} \times D_I \right) + L \cdot \tan{\left( \frac{2 \theta_I}{\text{MP}} \right )} $$

(8) $$ D_L = \left( \text{MP} \times D_I \right) + L \cdot \tan{\left( 2 \theta_O \right)} $$

Применение 1: снижение удельной мощности

Расширители луча квадратично увеличивают площадь луча по отношению к их увеличению без существенного влияния на общую энергию, содержащуюся в луче.Это приводит к снижению плотности мощности и освещенности луча, что увеличивает срок службы лазерных компонентов, снижает вероятность повреждения, вызванного лазером, и позволяет использовать более экономичные покрытия и оптику.

Приложение 2: Минимизация диаметра луча на расстоянии

Хотя это может показаться нелогичным, увеличение диаметра лазера с помощью расширителя луча может привести к уменьшению диаметра луча вдали от апертуры лазера. Расширитель луча будет увеличивать входной лазерный луч на определенную мощность расширения, уменьшая расходимость на ту же мощность расширения, что приводит к меньшему коллимированному лучу на большом расстоянии.Расширители лазерного луча также можно использовать в обратном порядке, чтобы уменьшить диаметр луча, а не расширить его. Это инвертирует увеличительную силу, но увеличится расхождение.

Пример

Числовой пример для изучения ранее упомянутых уравнений расширителя луча:

Начальные параметры

Мощность увеличения расширителя луча = MP = 10X
Диаметр входного луча = 1 мм
Расходимость входного луча = 0,5 мрад
Рабочее расстояние = L = 100 м

Расчетный параметр

Диаметр луча на расстоянии L:

(9) \begin{align} D_L & = \left( \text{MP} \times D_I \right) + L \cdot \tan{ \left( \frac{2 \theta_I}{\text{MP }} \right)} \\ D_L & = \left( 10 \text{X} \times 1 \text{мм} \right) + 100,000 \text{мм} \cdot \tan{\left( \frac{2 \cdot 0.5 \text{мрад}}{10 \text{X}} \right)} = 20 \text{мм} \end{align}

Сравните это с диаметром луча без использования расширителя луча, используя Уравнение 6 .

(10) \begin{align} D_L & = D_I + L \cdot \tan{\left( 2 \theta_I \right)} \\ D_L & = 1 \text{мм} + 100 000 \text{мм} \cdot \tan{\left(2 \cdot 0.5 \text{мрад} \right)} = 101 \text{мм} \end{align}

Использование 10-кратного расширителя луча уменьшило диаметр выходного луча на расстоянии 100 м более чем в 5 раз по сравнению с тем же лазером без расширителя луча.

Приложение 3: уменьшение размера фокусируемого пятна

Размер пятна обычно определяется как радиальное расстояние от центральной точки максимальной освещенности до точки, где интенсивность падает до 1/e ² от начального значения ( рис. 6 ). Размер сфокусированного пятна идеальной линзы можно рассчитать, используя длину волны (λ), фокусное расстояние линзы (f), диаметр входного луча (D _I ), показатель преломления линзы (n) и коэффициент луча M ² , который представляет собой степень отклонения от идеального гауссова луча.2} $$

Размер пятна в основном определяется комбинацией дифракции и аберраций, показанных красным и синим цветом соответственно на Рисунок 7 . Как правило, при фокусировке лазерных лучей сферическая аберрация считается единственным и доминирующим типом аберрации, поэтому Уравнение 11 учитывает только сферическую аберрацию.Что касается дифракции, чем короче фокусное расстояние, тем меньше размер пятна. Что еще более важно, чем больше диаметр входного луча, тем меньше размер пятна.

Путем расширения луча внутри системы входной диаметр увеличивается в МП, уменьшая расходимость в МП. Когда пучок сфокусирован в маленькое пятно, пятно в MP меньше, чем у нерасширенного луча для идеального пятна с ограничением дифракции. Однако есть компромисс со сферической аберрацией, поскольку она увеличивается вместе с диаметром входного луча.

Приложение 4: Компенсация изменчивости входного лазерного луча

Большинство коммерческих лазеров указывают диаметр выходного луча лазера на апертуре с допуском, который часто составляет порядка 10% или более. Для многих лазерных применений требуется определенный диаметр луча на конце системы.В систему можно вставить регулируемый расширитель луча, чтобы компенсировать различия между отдельными лазерными модулями, гарантируя, что окончательный диаметр луча будет одинаковым для всех систем.

Критерии выбора расширителя луча

При выборе расширителя луча для приложения необходимо определить определенные критерии для достижения правильной производительности.

Скользящие и вращающиеся механизмы фокусировки:

Механизмы, используемые для фокусировки расширителя луча или изменения увеличения переменного расширителя луча, обычно делятся на два разных типа: скользящие и вращающиеся.Вращающиеся фокусирующие механизмы, такие как фокусирующие трубки с резьбой, вращают оптические элементы во время перемещения. Они имеют более низкую стоимость, чем скользящие механизмы фокусировки, из-за их упрощенной механики, но они создают возможность отклонения луча из-за вращения элемента ( рис. 8 ).

Скользящие механизмы фокусировки, такие как геликоиды, перемещают внутреннюю оптику, не вращая ее, что минимизирует отклонение луча.Однако для этого требуется более сложная механика, чем у механизмов с вращающимся фокусом, что увеличивает стоимость системы. Плохо спроектированная выдвижная оптика также может иметь слишком большую свободу движений в механике. Хотя ошибка наведения в этих плохо спроектированных конструкциях не будет вращаться при регулировке, она будет больше, чем для вращающейся оптики или правильно спроектированной скользящей оптики.

Внутренний фокус:

содержат внутренний фокус, который может быть проблематичным в системах высокой мощности.Интенсивное сфокусированное пятно может ионизировать воздух или привести к ошибкам волнового фронта из-за теплового отклонения световых лучей. Из-за этого большинство расширителей луча являются галилеевыми, чтобы избежать осложнений, вызванных внутренней фокусировкой. Однако для некоторых приложений требуется пространственная фильтрация, которая возможна только в кеплеровских схемах из-за возможности внутренней фокусировки.

Отражающая и пропускающая:

Расширители отражающего луча используют изогнутые зеркала вместо передающих линз для расширения луча ( рис. 9 ).Расширители отражающего луча гораздо менее распространены, чем расширители луча пропускающего света, но они имеют ряд преимуществ, которые делают их правильным выбором для определенных приложений. Отражающие расширители луча не подвержены хроматической аберрации, тогда как увеличение и коллимация выходного луча передающих расширителей луча зависят от длины волны. Хотя это не относится ко многим лазерным приложениям, поскольку лазеры, как правило, излучают на одной длине волны, это может иметь решающее значение в широкополосных приложениях. Ахроматические характеристики отражательных расширителей луча требуются для многолазерных систем, некоторых перестраиваемых лазеров и сверхбыстрых лазеров.Сверхбыстрые лазеры по своей природе охватывают более широкий диапазон длин волн, чем другие лазеры, из-за их чрезвычайно короткой длительности импульса. Квантовые каскадные лазеры также выигрывают от отражающих расширителей луча, поскольку на их рабочих длинах волн возможности пропускания могут отсутствовать.

Продукция Edmund Optics

Расширители луча TECHSPEC ^® Scorpii Nd:YAG доступны для применений, где стоимость является определяющим фактором.Расширители пучка Scorpii Nd:YAG с двухэлементной конструкцией Галилея с ограниченной дифракцией характеристик на длинах волн YAG предлагают различные диапазоны увеличения от 2X до 10X, идеально подходящие для прототипирования и интеграции OEM.

Расширители линейного луча TECHSPEC ^® Vega обеспечивают превосходное соотношение цены и качества с характеристикой λ/10 на расчетной длине волны для апертур до 4 мм. Обладая V-покрытием лазерной линии для гармоник Nd:YAG до 266 нм, эти конструкции Galilean используют элементы из плавленого кварца и обеспечивают возможность регулировки расходимости.

Примеры применения конструкции телескопа Галилея к расширителям лазерного луча можно найти в нескольких продуктах Edmund Optics, каждый из которых может использоваться для коллимации и фокусировки лазерных лучей. Наши расширители луча TECHSPEC ^® Arcturus HeNe представляют собой простую конструкцию с двумя линзами, состоящую из негативной линзы и ахроматической линзы. Чертеж внутренних оптических элементов показан для справки.

Наши широкополосные расширители луча TECHSPEC® Vega имеют широкополосную конструкцию с регулируемой расходимостью и идеально подходят для требовательных перестраиваемых лазерных источников.Они оптимизированы для работы в широком диапазоне длин волн, имеют ошибку передаваемого волнового фронта λ/10 и не имеют фантомных изображений с внутренней фокусировкой, что делает их совместимыми с мощными лазерными источниками.

Наши широкополосные расширители луча TECHSPEC® Draconis усовершенствованны по сравнению с простой конструкцией с двумя линзами запатентованной конструкцией многоэлементной линзы, которая расширяет возможности создания коллимированного или сфокусированного лазерного луча на большом рабочем расстоянии.

Запатентованные расширители отражающего луча TECHSPEC® Canopus легко монтируются благодаря множеству встроенных функций выравнивания.Они обладают широкополосными характеристиками с минимальным искажением волнового фронта от УФ до инфракрасного диапазона от 250 нм до 10 мкм. Их монолитная структура обеспечивает стабильность работы независимо от изменений температуры.

Наши расширители луча TECHSPEC® Research-Grade Variable Beam Expanders могут непрерывно регулировать увеличение и расхождение при сохранении постоянной общей длины корпуса. Они идеально подходят для прототипирования, НИОКР и других приложений, требующих регулировки увеличения.

Каталожные номера

1. Грейвенкамп, Джон Э.Полевой справочник по геометрической оптике. Том. ФГ01. Беллингем, Вашингтон: SPIE — Международное общество инженеров-оптиков, 2004 г.
.
2. Смит, Уоррен Дж. Современная оптическая инженерия. 3-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill Education, 2000.
.