Способ определения размера лазерного луча

СОЮЗ СОВЕТСНИХСВИЦИКЮЕСННКРЕСПУБЛИН 09) (10 01830 Э ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСИО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЯ(72) А.Я.Бекшаев и В.М.Гримблатов (71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. И.И.Мечникова(56) 1. Зубов В.А. Методы измерения характеристик лазерного излучения. М., Наука, 1973, с. 25.2. Гримблатов В,М Бекшаев Л.Я. и Калугин В.В. Способ определения размера лазерного луча. Квантовая электроника, т.5, 9 5, с, 115, 1978 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДКЛЕНИЯ РАЗМЕРАЛАЗЕРНОГО ЛУЧА, заключакШийся в выделении части поперечного сечениялуча, пространственной модуляции впределах выделенной части и регист"рации вьщеленной части излученияприемным устройством, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, регистрируютизлучение центральной части поперечного сечения луча выделяют в выход"ном сигнале приемного устройствапостоянную составляюшую и составляющую с удвоенйой частотой пространст"венной модуляции и по соотношениюих амплитуд определяют размер луча.769029, Изобретение относится ( областитехнической физики и может быть использовано при разработке лазеров состабилизацией пространственных характеристик выходного излучения.Известны способы определения размера лазерного луча путем снятия профиля распределения мощности излучения в поперечном сечении 1 .Однако они недостаточно чувствительны и обладают малой точностью иразрешающей способностью.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является способ определения размеров лазерноголуча, заключающийся в выделении части поперечного сечения луча, пространственной модуляции в пределах выделенной части и регистрации выделенной части излучения приемным устройством 2). 20Известный способ недостаточночувствителен и обладает малой точностью и разрешающей способностью. Этообусловлено тем, что амплитуда переменной составляющей зависит не только от размера луча, но и от флуктаций мощности излучения и положенияоси луча.ъЦелью изобретения является повыше.ние точности способа определения размера лазерного луча.Поставленная цель достигается тем,что в известном способе определенияразмера лазерного луча, включающемв себя выделение с помощью простран,ственного фильтра, например щели, 35части луча, пространственную модуляцию выделенной части и регистрациювыделенного излучения фотоприемником, регистрируют излучение центральной части поперечного сечения луча, 40выделяют в выходном сигнале приемного устройства постоянную составляющую с удвоенной частотой пространственной модуляции и по соотношению ихамплитуд определяют размер луча. 45Минимальный размер выделенной части луча определяется обнаружительнойспособностью приемного устройстваФотоприемника. Пространственная модуляция луча ведется в пределах выделенной части. Как известно, пространстненная структура поля основноймоды лазера имеет гауссон профиль:(Г(,: е5где Х,- координаты;Ф - размер луча,Мощность излучения, прошедшего че"рез пространственный фильтр в видебесконечно протяженной вдоль оси ) 60щели размером с, запишется в виде:х хгр--г - , -2 ,2Г 3 е р)65 Так как функция (2) удовлетворяетусловию Дирихле, ее можно разложитьн ряд в окрестности точки )(4.хгя с с 1 )(ГЗд Е - - е ( 1хс хс4 .2 ь - ,т хх 2 (,(/аде -8 - ,е (.),С учетом модуляции за счет сканиро",нания с амплитудой ) и случайныхуходов оси луча хкоординату Хможно записать в виде;-с(дйг х хп, кР:Ру 4 е Р61 пс)1 -2 2(-2 - ) сов 2 и 1Принимая во внимание четностьфункции (1), нетрудно видеть, чтовыражение (5) представляет собой сум.му гармоникУчитывая малость флуктуаций оси луча ( Х ссср ), находим,Йчто амплитуда постоянной составляющей будетРиР сас)второй гармоникик х с 3- Р /лИЗа их отношениеи 3 Я 6)Р" 2 хКак видно из полученного выражения, поскольку размер луча определяется иэ соотношения амплитуды постоянной составляющей и второй гармоники, он не зависит от флуктаций мощности излучения, а так как в соотно" шении (6) отсутствует х , он не зависит от флуктуаций оси луча,что и обеспечивает достижение поставленной цели.Для осуществления способа используются известные технические средства, В качестве пространственного фильтра можно использовать щель либо диаФрагму, амплитуда второй гармоники селектируется стандартными узкополосными усилителями типа У 2-б,а Фотоприемником может служить фотодиод.Канный способ определения размера лазерного луча по сравнению с существующими обеспечивает повышенную точность, что позволяет производить прецизионные измерения пространственных характеристик лазерного луча и повысить качество выпускаемых лазеров.