Устройство для определения пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧ 4(57) И ческой ся к энергго извано по 5 госуддРстеенный комитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское сУ 1179757, кл. САвторское свизаявке В 4191кл. С 01 3 5/20,.8)видетельство СС01 3 5/58,детельство СССР123/24-25,1987. обретение относит физике, а именно к ус определения простран ических характеристик чения, и может быть и и измерении энергии ( техниройст - твенно- лазерно пользо- ощности20 1539541 Составитель А. ГрузиновТехред Л. Сердюкова Корректор О. Кравцова Редактор М, Келемеш Заказ 208 Тираж 417 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина, 101,го и пятого блоков деления, выход.второго блока деления соединен с вто-рым входом регистратора и подключенк первому входу первого блока умножения и входу второго блока умножения,выход которого подключен к третьемувходу седьмого блока вычитания, выход третьего блока деления соединенс третьим входом регистратора и подкпючен к второму входу первого блокаумножения и входу третьего блока умножения, выход которого подключен ктретьему входу шестого блока вычитания, выход которого подключен к первым входам восьмого блока вычитания,Четвертого и пятого блоков умножения,выход седьмого блока вычитания подключен к второму входу восьмого блока вычитания и к первым входам шестого и седьмого блоков умножения, выходвосьмого блока вычитания подключенк первому входу шестого блока деления,выход первого блока умножения подключен к первому входу девятого блока 25вычитания, выход четвертого блока деления подключен к второму входу девятого блока вычитания, выход которогоПодключен к второму входу шестого.блока деления и первому входу восьйого блока умножения, выход шестогоблока деления соединен с четвертымвходом регистратора и подключен квходу масштабного преобразователя,первый выход которого подключен квторому входу восьмого блока умножения, второй выход подключен к вторымвходам четвертого и седьмого блоковумножения, третий выход подключенк вторым входам пятого и шестого 40блоков умножения, выходы. четвертогои шестого блоков умножения подключены соответственно к первому и второму входам восьмого сумматора, выходкоторого подключен к первому входудевятого сумматора, выходы пятогои седьмого блоков умножения подключены соответственно к первому и второмувходам десятого сумматора, выход которого подключен к первому входу девятого блока вычитания, выход восьмого блока умножения подключен к вторым входам девятого сумматора и десятого блока вычитания, выход девятогосумматора подключен к входу девятогоблока умножения, выход которого является пятым входом регистратора, выходдесятого блокавычитания подключенк входу десятого блока умножения, выход которого является шестым входомрегистратора, при этом масштабныйпреобразовательсодержит одиннадцатый,двенадцатый и тринадцатый блоки умножения, десятый и одиннадцатый сумматоры, седьмой блок деления и одиннадцатый блок вычитания, причем входодиннадцатого блока умножения и первый вход двенадцатого блока умножениясоединены с входом масштабного преобразователя, выход одиннадцатого блокаумножения соединен с входом десятогосумматора, выход которого подключенк входу тринадцатого блока умножения,выход последнего соединен с входомседьмого блока деления, выход седьмого блока деления соединен с вторымвходом двенадцатого блока умноженияи входами одиннадцатого блока вычита-ния и одиннадцатого сумматора, выходы двенадцатого блока умножения, одиннадцатого блока вычитания и одиннадцатого сумматора являются соответственно первым, вторым и третьим выхо,дами масштабного преобразователя,1539541 положения н размеров световых пучков,Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение областиприменения устройств эа счет возможности измерения характеристик какоднородных световых пучков, так инеоднородных и осенесимметричных.Устройство содержит три измерительныхканала 4, 9, 6, в каждом из которыхустановлены диффузные рассеиватели Изобретение относится к техничесКой Физике и может быть исгользовано гни измерении энергии мощности), по-. ложения и размеров лазерньас пучков.Цель изобретения - повышение точности измерений и одновременное расширение области применения устройства. за счет обеспечения его использоваНия как для пучков лазерного излучегдя с равномерным распределением 25 Плотности энергии по сечению пучка, так и с неравномерньщ и осенесимметричным.На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства, 30Устройство содержит установленные последовательно на одной оси первый диффузный рассеиватель 1, горизонтальную щелевую диафрагму 2, первый четырехсегментный фотоприемник 3.Диффузный рассеиватель 1 выполненвиде плоской квадратной пластины С шириной и высотой Ь, Прямолинейные 1взаимно перпендикулярные границы раз-, дела сегментов фотоприемника 3 повернуты на угол 45 к горизонтали. Закороченные выводы верхнего н нижнего . сегментов Фотоприемника 3, служат выходом первого измерительного канала 4.Второй четь 1 рехсегментный Фотоприемник 5 второго измерительного канала 6 имеет прямолинейные взаимно перпендикулярные границы раздела сегментов. установленный за вертикальной щелевой диафрагмой 7 третий четырехсегментный фотоприемник 8 третьего измерительного канала 9 имеет также прямолинейные взаимно перпендикулярные границы раздела фотоприемников. Сегменты всех Фотоприемников подключены к блоку 10 обработки сигналов Фотоприемнйков.55 Излучение проходит в измерительный ка,нал 4 через первый 11 и второй 12 ,светоделительные элементы, Первый 1,15,13, диафрагмы 2,7,14 и секторные фотоприемники 3,8,5 соответственно. Блок 10 обработки в течение одного измерения производит обработкусигналов измерительных каналов, в результате которой вычисляется энергиясветового пучка, положение энергетического центра, размеры и, ориентациякак осеснмметричного, так и осенесимметричного пучка, 1 ил. светоделительный элемент 11 ответвляет часть излучения на измерительныйканал 6, а второй светоделительныйэлемент 12 - на измерительный канал 9.Второй измерительный канал 6 содержит,кроме Фотоприемника 5, дополнительныйдиффузный рассеиватель 13 и квадратную диаФрагму 14, Горизонтальные ивертикальные стороны квадратного рассеивателя 13, стороны диафрагмы 14и границы раздела сегментов фотоприемника 5 ориентированы параллельносоответственно горизонтальной оси ОХи вертикальной оси ОУ. Выход каждогосегмента фотоприемника 5 являетсявыходом второго измерительного канала 6, Третий измерительный канал 9содержит, кроме вертикальной диафрагмы 7 и фотоприемника 8, второй диффузный рассеиватель 15, который неотличается от рассеивателей 1 и 13.Фотоприемник 8 установлен так же, какфотоприемник 3. Соединенные выводыправого и левого сегментов Фотоприемника 8 служат выходом третьего измерительного канала 9, Ширина вертикальной щелевой диафрагмы и квадратнойдиафрагмы равна ширине горизонтальнойщелевой диафрагмы. Диафрагмы 2, 14и 7 в каждом нз измерительных каналов 4,6 и 9 установлены на расстоянииа от соответствующего диффузного рассеивателя 1, 13, 15 и на расстоянии 1от соответствующего фотоприемника 3,5 и 8, причем ширина й диафрагмыв каждом измерительном канале н высота Ъ диффузного рассеивателя связанысоотношениемд = (1,05-1,2) - , а .10 Ь.1 Ь Плоскость координат ХОУ лежит в плос.кости каждого диффузного рассеивателя 1, 13,и 15, обращенной к соответ5 15 Ствующему фотоприемнику 3,5 . 8. Выхо ды измерительных каналов 4, 6 и 9 подключены к блоку 10 обработки сигналов фотоприемников. Блок 10 содержит десять блоков вычитания, десять сумматоров шесть блоков деления, десять блоков умножения, задатчик напряжения, масштабный преобразователь и регистратор. Выход первого измерительного канала 4 подключен к первому входу блока 16 вычитания, выход которого подключен к первому входу блока 17 деления, Сегмент 1 фотоприемника 5 второго канала подключен к первым входам сумматоров 18-21, Сегмент 11 подключен к первым входам двух дополнительных сумматоров 22, 23 и вторым входам сумматоров 18 и 19 Сегмент 111 подключен к первому входу третьего дополнительного сумматора 24, вторым входам сумматоров 21, 22 и третьему входу сумматора 18.Сегмент 17 подключен к вторым входам сумматоров 20, 23, 24 и четвертому ,входу сумматора 18. Выходы суммато,ров 19, 24 подключены к входам блока 25 вычитания, выход которого подключен к первому входу блока 26 деления. Выходы сумматоров 20, 22 подключены к входам бока 27 вычитания, выход которого подключен к первому входу блока 28 деления, Выходы сумматоров 21, 23 подключены к входам блока 29 вычитания, выход которого подключен к первому входу блока 30 деления.Выход .третьего измерительного каналаподключен к первому входу блока 31 вычитания, выход которого подключен к первому входу блока 32 деления.Выход сумматора 18 подключен к вторым входам блоков 16, 31 вычитания, блоков 17, 26, 28, 30 и 32 деления, Выход сумматора 18 несет информацию об энергии пучка излучения. Задатчик 33, напряжения подключен к первым входам блоков 34, 35 вычитания, вторые входы которых подключены соответственно к выходам блоков 17, 32 деления. Выход блока 26 деления несет информацию об абсциссе энергетического центра. Выход блока 26 деления подключен к первому входу дополнительного блока 36 умножения и входу второго дополнительного блока 37 умножения, выход которого подключен к третьему входу блока 35 вычитания, Выход блока 28 деления несет информацию об ординате энергетического 39541 6центра. Этот вых,гд подключен к вто-рому входу блока 36 умножения и входутретьего дополнительного блока 38 умножения, выход которого подключен к5третьему входу блока 34 вычитания,Выход блока 34 вычитания подключен,кпервым входам блока 39 вычитания ичетвертого, пятого дополнительных блоков 40, 41 умножения. Выход блока 35вычитания подключен к вторым входамблока 39 вычитания и к первым входамшестого и седьмого дополнительныхблоков 42, 43 умножения, Выход бло ка 39 вычитания пдлючен к первомувходу блока 44 деления. Выход блока36 умножения подключен к первому входу дополнительного бгока 45 вычитания. Выход блока 30 деления несет 20 информацию о втором смешанном моменте распределения и подключен к второму входу блока 45 вычитания, выходкоторого подключен к второму входублока 44 деления и первому входу 25 восьмого дополнительного блока 46умножения. Выход блока 44 делениянесет информацию о тангенсе удвоенного угла о наклона главной оси сечения пучка к оси абсцисс, Выход 30 блока 44 деления подключен к входудополнительного масштабного преобразо.вателя 47, который преобразует тангенс угла 2 М таким образом, что напервом выходе блока 47 появляется 35величина зп 2 Я, на втором выходе -зп б и на третьем - созоСПервыйвыход блока 47 подключен к второмувходу блока 46 умножения, второй выход блока 47 подключен к вторым вхо дам блоков 43, 40 умножения, третийвыход блока 47 подключен к вторымвходам блоков 42, 41 умножения. Выходы блоков 40, 42 умножения подключены к входам четвертого дополнитель ного сумматора 48, выход которогоподключен к первому входу пятого дополнительного сумматора 49,Выходы бло,ков 41, 43 умножения подключены к входам шестого дополнительного суммато ра 50, выход которого подключен к первому входу второго дополнительногоблока 51 вычитания, Выход блока 46умножения подключен к вторым входамсумматора 49 и блока 5 1 вычитания,Выход сумматора 49 подключен к входудевятого дополнительного блока 52умножения, выход которого содержитинформацию о первом главном поперечном размере сечения пучка излучения.Устройство работает следующим образом,Пучок излучения поступает через5светоделительные элементы 11 и 12 надиффузные рассеиватели 1, 13 и 15трех измерительных каналов 4, 6 и 9,в каждом из которых излучение рассеивается диффузным рассеивателем и че 10 рез диафрагму попадает на приемнуюповерхность фотоприемника.Известночто пространственноэнергетические характеристики лазерного излучения, к которым относятся,например., величина энергии, координаты энергетического центра, размерыпучка излучения, могут быть определены с помощью начальных моментов распределения тоо, пт 4 з, т, тп, тщ,20 шос. Количество определяемых моментоввпрямую связано с конкретной задачейизмерения характеристик пучка излучения и особенностями влияния средыприменяемого диффузного рассеивателя25 на искажения проходящего сквозь неепучка излучения. Первые из трех моментов характеризуют энергию, абсциссуи ординату энергетического центра.Последние три момента позволяют определить размеры пучка излучения, дажеесли сечение пучка осенесимметричнои представляет собой, например, эллипс (или близкую к эллипсу линиюуровня), повернутый относительно осей35координат. Предлагаемое устройствои позволяет определить параметрысечения пучка излучения, представитьего линии уровня уравнением в видеканонического уравнения эллипса суказанием угла поворота и положенияначала выбранной для этого новой пря 1моугольной системы координат 0сначалом в энергетическом центре пучка. блока 60 деления подключен к второмувходу блока 57 умножения и входамблока 62 вычитания и сумматора 61.Выход блока 57 умножения, (в которомперемножаются сигналы 82 Ы и соз 2 Ю)служит первым выходом масштабногопреобразователя 47. Выход блока 62вычитания (в котором от 0,5 вычитается сигнал соз 2 Ж , переданный по входу с коэффициентом передачи 0,5) является вторым выходом масштабного,преобразователя 47. Выход сумматора61 (в котором сигнал соз 20, передан 50ный по входу с коэффициентом 0,5,суммируется со значением 0,5) служиттретьим выходом масштабного преобразователя 47. Таким образом, на первом,втором и третьем, выходах преобразователя 47, на вход которого поступает55сигнал, равный йа 20(, формируются сигналы, соответственно равные зп 2 М,з 3.а М созе М,Фо- ниВыход блока 51 вычитания подключен к входу десятого дополнительного блока 53 умножения, выход которого содержит информацию о втором главном поперечном размере сечения пучка, Выходы первого сумматора 18, второго блока 26 деления, третьего блока 28 деления, шестого блока 44 деления, девятого блока 52 умножения и десятого блока 53 умножения подклточены "оответственно к первому, второму и третьему, четвертому, пятому и шестому входам регистратора 54. Позицией 55 обозначен; на чертеже исследуемый источник лазерного излучения. 1Используемый в устройстве масштабныи преобразователь 47 выполнен из Трех блоков умножения, двух суммато" ров, блока вычитания и блока деления, На вход блока 47 поступает сигнал (равный 82 М ) и подается на вход блока 56 умножения и первый вход блока 57 умножения.Выход блока 56 умножения (сигнал на котором равен сф 2 ы ) подключен к входу сумматора 58 (где к сигналу добавляется единица), Выход сумматора 58 подключен :к входу блока 59 умножения на выходе которого сигнал равен 1 + йр 2 М). Выход блока 59 умножения подключен к входу блока 60 деления (сигнал на выходе которого становится равнымВ 60 1- сов 200. Выход Значения указанных моментов получают определением с помощью измерительных каналов 4, 6 и 9 интегральных характеристик и последующего их преобразования в блоке обработки сигналов фотоприемников. Формирование указанных интегральных характеристик в каждом из трех измерительных каналов осуществляется с помощью диффузного рассеивателя, диафрагм и четырех" сегментного фотоприемника.Сигнал У с верхнего сегмента топриемника 3 определяется выраже)(а коэффициент пропускания диффузных рассеивателей 1, 13 и 15; 10 чувствительность фотоприемников 3 5 и 8;Й (а+1)21 Я - площадь сечения пучка излучения, сформировавшегося навнутренней стороне диффузногорассеивателя;Г(х,у)- распределение энергии излу-20чения в сечении на сторонедиффузного рассеивателя,обра 1(енной к фотоприемнику 3.Сигнал Б с нижнего сегмента фотоприемника 3 определяется выражением излучения, т.е. Таким образом, на выходе первого измерительного канала сигнал О равен30 сУмме Уб + Ун и опРеДелЯетсЯ выРажени- ем а11 у = 2 А(2) (1 + - у 2)Р(х,у)ЫА5 оСигнал П с сегмента Е фотоприемника5 описывается выражениемд У 1 1А = А)- ) )( + - х)( А - у)У(х,у)АА5 пСигнал 0 с сегмента 11 фотоприемни 40ка 5 описывается выражением На входы сумматора 24 поступают сигналы 4 и Ь-, т,е. на его выходеформируется сигнал й Аг 1 1)дЛГ 1 . 1114 = А-),1 (1 -- х) (1 -- у)Р(х у)ААЯВх у5 а50 Сигнал Б-с сегмента 1 Ч фотоприемника описывается выражением ЙЛГ 1 1У 5 = А - ,) ) (1 - х) (1 + - у)Р(х у)ЙЯв2 3 ВВ Сигнал с правого сегмента фотоприемника 8 описывается выражением Ць = А(-) ) ( + - у)у(х,у)дБ, с х = А 2) 1( -- у)у(х,у)АА.Й1п.(1, 1ПТаким образом, на выходе третьего измерительного кокала 9 сигнал БА, равен сумме dГ( + Б, и определяется выра- жением 2 А )(1 + . х )Г(х,ч)ЙЯ, (1 Г 1 хП Сигналы со всех четырех сегментов 1,11 у 111,1 Ч фотоприемника 5 поступают на входы сумматора 18, а на выходе сумматора сигнал с точностью до коэффнциента С = А(-) равен энергии п,учка2 ц хх 4 СГ(х,у)аБ =- 4 сп),= 40(.5Этот сигнал, несущий информацию о нулевом моменте распределения, т.е, величине энергии излучения, поступает на первый вход регистратора 54.На входы сумматора 19 поступают сигналы 11 и Б, т,е, на его выходе формируется сигнал1= 2 С(1 + х) Г(х, у)ЙЬВ П 24= 2 С(1 - в х)Г(х, у)с 18 у1упричем сигналы 1) и И поступают на блок 25 вычитания, на выходе которого формируется сигнал Б Ы = - ,1 хГ(х, у)Ы4 С5 пЭтот сигнал )1-поступает на первый вход блока 2 б деления, коэффициент передачи по которому устанавливается В. На второй вход блока 26 деления подается сигнал Б т.е, на выходе сигнал равен первому моменту п)0(абсциссе энергетического центра пучка лазерного излучения 11 ь -- д, = ХэуР(х, у)йЯ п который поступает на второй вход регистратора 54,,1 Г(, уИБ ктеристи и 15, перед На входы сумматора 20 поступаютсигналы И и У, т,е. на его выходеФормируется сигнал Б , = 2 С(1 + - еу)Г(х у)ЙЯ .1 5На входы сумматора 22 поступаютсигналы Н и У 4, т.е. на его выходеформируется сигнал 10 Б 99 = 2 С(1 -- у) Г(х, у)ЙБ,1,В Сигналы 11 и П поступают в блок 27 вычитания, на выхоце которого формируется сигнал 119 т = - уГ(х, у)аЯ.4 С5 пЭтот сигнал поступает на первый 20вхоц блока 28 деления, коэффициентПередачи по которому сам установленравным В. На второй вход блока 28 деления подается сигнал 0,9, т.е. на выходе сигнал равен первому моменту та (орби динате энергетического центра) Н ш,н = Уз30Р(х, у)йЯ Ьп Этот сигнал поступает на третийвход регистратора 54.На входы сумматора 21 поступаютсигналы П и 09, т.е. на его выходе35формируется сигнал 139 = 2 С 1 (1 + - ху)Р(х у)ЙЯ;1ьо ВНа входы сумматора 23 поступают40сигналы У и б, т.е. на его выходеформируется сигналйь = 2 С(1 2 ху)Г(хэ у)ОЯ Сигнал У, и Ойпоступают на блок29 вычитания, на выходе которого фор-,мируется сигнал 0%9 2хуР (х у)ЙЯ 4 С на первый вход блоэффициент передачи овлен равным В. ока 30 деления по-т.е, на выходе сигнал равен смешанкоторый поступает ка 30 деления, ко по которому устан На второй вход бл дается сигнал 11 З блока 30 деления ному моменту 11 зо вР(х, уИБ п На первый вход блока 16 вычитания подается сигнал 11, на второй вход, коэффициент передачи по которому установлен 0,5 подается сигнал Ба .) На выходе блока 16 вычитания полу- чают 2 С11 ь -- ,у Р(х, у)ЙБ.Этот сигнал подается на первый вход блока 17 деления, на второй вход блока 17 подается сигнал И ц, По первому входу коэффициент передачи установлен В, по второму - 0,5. На выходе блока 17 деления сигнал равен Ьпт.е. сигнал на выходе блока 17 деления представляет собой второй моментшраспределения, сформировавшегосяна стороне диффузного рассеивателя 1,обращенной к Фотоприемнику 3.На первый вход. блока 31 вычитанияподается сигнал Ь, на второй вход,коэффициент передачи по которому установлен 0,5, подается сигнал 0 р.На выходе блока 31 вычитания получаем сигнал,Бм = -х 2 Г(х, у)ЙБ,2 Скоторый подается на первый вход блока 32 деления, на второй вход блокаподается сигнал Уь . По первому входу коэффициент передачи установлен В 2,по второму - 0,5, т.е. на выходеблока 32 деления сигнал равен второму начальному моменту ш щ распределения, сформированного на стороне диффузного рассеивателя 15, обращеннойк фотоприемнику 8,Введение в устроиство зад 33 напряжения позволяет имет варительную информацию о хар ках диффузных рассеивателей определенных экспериментальн1539541 13 14 5 Сигналы Уи Уу поступают нвходы блока 28 вычитания, на вкоторого сигнал равен Уь =5 -1 РЭтот сигнал поступает на первыйблока 44 деления. Сигналы Ноьи0 подаются на входы блока Зб умнона выходе которого сигнал равен= Х ,Урс. Этот сигнал поступаетпервый вход блока 45 вычитания,второй вход которого поступает с ыходейвходОдуженияНзь =нана соотношением.ф ооР (х, у ) =Р(х, у) С(х -х, у -у) йхйу,1 35используя которое можно показать, чтовторые начальные моменты распределения Р(х , у), связаны с измереннымис помощью соотношений.:шро 40шо = шк- ,.Если не учитывать влияния б наизмерение размеров пучка, погрешностьопределения возрастает (и может достигать 50 и даже 1003 в случаях малыхразмеров пучка). Введение поправки копределению второго начального момента распределения щи обеспечиваетсяв устройстве тем, что сигнал с выхода блока 17 деления поступает на первый вход блока 34 вычитания, на второй вход которого поступает сигналс эадатчика 33 напряженЮ, Сигналс выхода блока 28 деления Иу =шос =Уэо, подается на вход блока 38 умно 5жения, где возводится в квадрат,с выхода которого подается на третий вход блока 34 вычитания. Этимобеспечивается определение второго сиги равен которыи ка 44 д фициент На выхо равен 5ват вый рой установкой рассеивателей в устройство.Характеристика каждого рассеивателяимеет вид 1гб= 7 с -- С(г, )гс 1 гс 1 Е =, - ,С(г, С)Ет с 1 гсС,где С(г, с) - осесимметричная функция,описывающая прохождениепучка излучения черезрассеивающую среду,Измеренные характерчстиких 2 Р(х )ДЯР(х,у)ая ш со- и шо= Р(х, у)дБР(х,у)Ы 6 о 5 п характеризуют распределение излучения на стороне каждого диффузного рассеивателя 1 и 15, обращенной соот ветственно к фотоприемникам 3 и 8, Измеренные характеристики отличаются от исследуемых, т.е, от характеристи падающего на диффузный рассеиватель излучения источника 55. Исследуемое распределение Р(х , у) связано с распределением, измеряемым Р(х,у) центрального момента распределенияНа выходе блока 34 вычитаниясигнал равен,ЯН з 4 шр эзч чи ( фц) Сигнал с выхода блока 32 деления поступает на первый вход блока 35 вычитания, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика 33 напряженияЭтим обеспечивается введение поправки к определению второго начального момента щось Сигнал с выхода блока 2 б деления подается на вход блока 37 умножения, где возводится в квадрат и подается на третий вход блока 35 вычитания. Этим обеспечивается центрирование начального мо" мента щр. На выходе блока 35 вычитания сигнал равен второму центральному моменту ( (чар) а выходе блока 45 выч Н 45 1 чу шхер Хэ Ъ эссэ подается на второй вход блоления. По этому входу коэфпередачи установлен равным 2.е блока 44 деления сигнал 2(шх - Хэ Уэ )044 - = 1820,уЭтот сигнал равен тангенсу удвоенного угла М, определяющего ориентацию осей симметрии эллипса относительно осей координат ХОУ, Сигнал 01 подается на четвертый вход регистраа 54 и вход масштабного преобразоеля 47. Сигнал 04 подается на первход блока 46 умножения, на втовход которого подается сигнал с первого выхода масштабного преобразо 1539541 16вателя 47, равный з 1 п 2 М, На выходе блока 4 б умножения сигнал равенБ 4 Ь= Кчу яхп 2 Ж,На входы .блока 43 умножения по 5 ступают сигнал Нэз- и сигнал с второго выхода масштабного преобразователя 47, равный зпго, а сигнал на выходе блока 43 умножения равен0 = 6 в 1 поС )На входы блока 40 умножения подаются сиГнал 0 и сигнал с Второго 15 блока 47, а на выходе этого блока Сигнал равен13 о = 681.пгНа входы блока 42 умножения подаются сигнал Н; и сигнал с третьего выхода масштабного преобразователя 47, равный созга, а на выходе этого бло" ка сигнал равенБ, -- В соз Ы- 2На выходы блока 41 умножения подаются сигнал Бэ 4 и сигнал с третьего выхода блока 47, а сигнал на выходе этого блока ранен ЗОп-- 8 сов М,Сигналы Бд и 040 подаются на входы сумматора 48, на выходе которогосигнал равен 35Я 1 йБ= (э соз Ы + 6 у з нпгс,Этот сигнал поступает на первый вход сумматора 49, на второй вход которого поступает сигнал 046. На выхо О де сумматора 49 сигнал равенй е н =ЯчсозгМ + кчузьп 2 Ы+ Я узпг;о =5Этот счгнал подается на вход бло ка 52 умножения, на выходе которого сигнал равен62Сигнал с выхода блока 52 поступает на пятый вход регистратора 54. Этот сигнал определяет величину 6, т,е. главный. размер по первой из осей симметрии эллипса. Сигналы 04 и Ню подаются на входы сумматора 50, на вы 55 ходе которого сигнал равенЬо = бх зхпг.М + 6 созгЫ,Этот сигнал поступает на первыйвход блока 51 вычитания, на второйвход которого поступает сигнал 114На выходе блока 51 вычитания сигналравенБб = б здпг М - К у з 1 п 2 М ++ Эу соз= Я.ЧЭтот сигнал подается на вход бло-,ка 53 умножения, на выходе которого1формируется сигнал Б= 5. Это размер эллипса по второй оси симметрии.Сигнал Уэ подается на последний шестой вход регистратора 54, которыйрегистрирует все соответствующие параметры лазерного излучения,1Совокупность шести измеренныххарактеристик содержит достаточнуюдля практических целей информацию опучке лазерного излучения: энергиюпучка, положение энергетическогоцентра, размеры и ориентацию как осесимметричного, так и осенесимметричного .(например, вытянутого в одномиз направлений) сечения пучка излучения.Использование эадатчика напряжений для введения поправок на величину б при определении вторых начальных моментов позволяет исключитьпогрешность измерений, вызванную влиянием среды диффузного рассеивателяна анализируемое распределение плотности энергии излучения,Контроль характеристик сечения пучка излучения в двухмерном пространстве позволяет определить энергию,положение энергетического центра, размеры и ориентацию сечения пучка заодно измерение. Это позволяет исполь,зовать устройство для определения характеристик импульсного излучения втечение одного импульса. При этомисключается погрешность измерений,связанная с изменением распределенияплотности энергии пучка излученияот импульса к импульсу.Формула изобретенияУстройство для определения прост ранственноо-энергетических характеристик лазерного излучения, содержащее установленные последовательно на одной оси первый диффузный рассеиватель, горизонтальную щелевую диафрагму и первый четврехсегментный фотоприемник, имеющий прямолинейные взаимно, 1539541перпендикулярные границы раздела сегментов, составляющие угол ч 5 о с горизонталью, причем указанные рассеиватель, диафрагма и фотоприемник образуют первый измерительный канал, второй четырехсегментный приемник, который составляет второй измерительный канал, установленные последовательно на другой оси вертикальную щелевую диафрагму и третий четырех- сегментный фотоприемник, образующие третий измерительный канал, блок обработки сигналов фотоприемников, включающий четыре сумматора, восемь блоков вычитания, шесть блоков деления и регистратор, горизонтальная щелевая диафрагма в первом измерительном канале установлена на расстоянии а от диффузного рассеивателя и на расстоянииот фотоприемника, причем ширина Й щелевой диафрагмы и высота Ь диффузного. рассеивателя связаны соотношениямий = (1,05-1,2); а )10 Ь,1 Ьа+1 25 отличающееся тем, что, с целью повьппения точности определения и одновременного расширения об-.ласти применения устройства, в устройство дополнительно введены два светоделительных элемента, установленные последовательно перед первым измерительным,.каналом, второй диффуз- З 5 ный рассеиватель и квадратная диафраг. .ма, установленные во втором измерительном канале перед фотоприемником по ходу ответвленного первым светоделительным элементом излучения, третий 4 О диффузный рассеиватель, установленный в третьем измерительном канале перед- вертикальной щелевой диафрагмой по ходу ответвленного вторым светоделительным элементом излучения, в блок 45 обработки сигналов фотоприемников дополнительно введены шесть сумматоров, два блока вычитания, десятьблоков умножения, задатчик напряжения и масштабный преобразователь, приО чем второй фотоприемник имеет прямолинейные, взаимно перпендикулярные границы раздела сегментов, ориентированные одинаковосо сторонами квадратной диафрагмы и второго диффузного рассе-ивателя, третий фотоприемник аналогичен первому фотоприемнику, диффузный рассеиватель, диафрагма и фотоприемник во втором и в третьем измерительнью каналах установлены на тех жерасстояниях друг от друга, что и впервом измеригельном канале. ширина вертикальной и квадратной целевых диафрагм равна ширине горизонтальной диафрагмы и связана с размерами соответственно диффузного рассеивателя теми же соотношениями, что и в первом канале, при этом верхний и нижний сегменты первого фотоприемника подключены к первому входу первого блока вычитания, выход которого подключен к первому входу первого блока деления, верхний правый сегмент второго фотоприемника подключен к первым вхоцам первого, второгс третьего и четвертого сумматоров, ;ижний правь:й сегмент второго фотоприемниь:а подключен к вторым входам первого, второго сумматоров и к первым входам пятого и шестого сумматоров, нижний левый сегмент второго фотоприемника подключен к третьему входу первого сумматора и к вторьг; входам четвертого и пятого сумматоров, верхний левьпЪ сегмент второго фотоприемника подключен к четвертому входу первого сумматора, вторым входам третьего, шестого и седьмого сумматоров, выходы второго и седьмого сумма"оров подключены соответственно к первому и второму входам второго блока вычитания,. выход которого подключен к первому входу второго блока деления, выходы третьего и пятого сумматоров подключены соответственно к первому и второму входам третьего блока вычитания, выход которого подключен к первому входу третьего блока деления, выходы четвертого и шестого сумматоров подключены соответственно к первому и второму входам четвертого блока вычитания, выхоц которого подключен к первому входу четвертогс блока деления, левый и правый сегменты третьего фотоприемника подключены к первому входу пятого блока вычитания, выход которого подключен к первому входу пятого блока деления, выход первого сукчатора подключен к вторым входам первого и пятого блоков вычитания, первого, второго, третьего, четвертого и пятого блоков деления и к первому вхоцу регистратора, задатчик напряжения подключен к первым входам шестого и седьмого блоков вычитания, вторые входы которых подключены соответственно к выходам перво