Способ определения поперечного размера пучка лазерного излучения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическииРеспублик 11000780(22) Заявлено 09. 03. 81 (21 ) 3258137/18-25с присоединением заявки Мо(23) Приоритет -Опубликовано 2802.83Бюллетень М 8Дата опубликования описания 28.02.83 51)М Кл з 601 3 5/10 Государствеииый комитет СССР по делам изобретений и открытий.В.Елфимо аявитель рдена Трудового Красного Знамени инст физики АН Украинской ССР) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОГО РАЗМЕРА ПУЧКА ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ синте купно пи оэ профиля п т многоэл приемника темиярноие 30 Изобретение относится к измерительной технике и может бысть ис- пользовано для определения диаметров лазерных пучков в широком спектральном диапазоне.Известен способ определения диаетра лазерного пучка, заключающийся в сравнении поперечного. сечения пучка с калибронанными диафрагмамми 1.По данному способу пучку приписынается диаметр, равный размерудиафрагмы, которая ослабляет мощностьпучка йа 10 от значения мощности,зарегистрированной без диафрагм, Погрешность способа, обусловленная,в частности, дискретностью набора диафрагм и зависимостью результатов измерения от изменения интенсивности лазерного пучка, достигает 15.Известен также способ определенияпоперечного размера пучка лазерногоизлучения, включающий измерение относительной мощности падающего излучения с помощью приемника излучения,содержащего четное число идентичныхпироэлектрических чувстнительныхэлементов, расположенных вплотную друг к другу в перпендикулярной пучку плоскости. Прн этом производится з изображения о совости сигналов о ементногор лектрического излучения 1 2 .Однако точность указанного способа недостаточна, поскольку определяется размерами отдельных элементов многоэлементных приемников и расстояниями между ними.Цель изобретения - повышение точностии измерения поперечного размера пучка лазерного излучения.Укаэанная цель достигается что согласно способу определен поперечного размера пучка лазе го излучения, включакцему измерен относительной мощности падающего излучения с помощью приемника излучения, содержащего четное число идентичных пироэлектрических чувствительных элементов, расположенных вплотную друг к другу в перпендикулярной пучку плоскости, устананливают приемник относительно пучка так, чтобы сигналы со всех чувствительных элементов были равны, производят перераспределение мощности между чувствительными элементами путем смещения приемника перпендикулярно пучку, измеряют относительную моность, 1000780падакщую на каждый чувствительныйэлемент, а поперечный разрез пучкавдоль направления смещения приемникаопределяют по формулеьх(, цр д/Д 01-Д 01+Ы 2 51 где йХ - поперечный размер пучка внаправлении хК - постоянная, характеризу Оющая формулу и взаимноерасположение чувствительных элементов (К=2 прип=4);ЬМ - смещение приемника15и, - относительная мощностьизлучения, падающая на 1 -йэлемент, и ее изменение соответственно;номер чувствйтельногоэлемента,и - число чувствительных элементов в приемнике.Способ осуществляется следующимобразом.Приемйик, составленный из двух идентичных прямоугольных чувствительных элементов, расположенных вплотную друг к другу в перпендикулярной пучку плоскости, устанавливают так, чтобы сигналы с обоих чувствительных элементов были равны(01= О) . При смещении приемника, перпендикулярного пучку и гравице раздела чувствительных элементов, на расстояние, равное . й/2, изменение относительной мощнос тиЬО, вызванное перераспределением падающего излучения между чувствительными элементами, монотонно меня- етсЯ от ЛО=О ДоИ=00, гДеЧ)бХ=О+0. При ЬО: Ц о пучок полностью пере ходит на один из элементов приемника, таким образом минимальное смещение йХ, вызывающее ЬО = ОЪ 1 ох, равно Й/2. Однако при смещениях дХ, близких к д/2, прирост Ь 0 нелинеен и 45 слабо выражен, вследствие чего погрешность измерения диаметра велика, Область, где Ь и является линейной функцией ЬХ , лежит в пределах ОСд)( Й, Для этой области крутизна кривой а:1(дМ) обратно пропорциональнаЬОдиаметру пучка, т,е. Д-1 Норд-дх 1 мировка ЬО относительно суммарной мощности излучений, падакщей на приемник, даетх (01 0 т)М 03,фОР" 601-ЬО (2)Наличие операции нормировки исключает погрешность определения ди аметра пучка, связанную с изменением интенсйвности пучка в процессе измерения, если при начальном расположении приемника О ФО имеет место более общая формула Ц) . Ь 5 Существование аналитической зависимости типа Д =т О,ьХ)позволяет исключить погрешность определения диаметра пучка лазерного излучения, обусловленную наличием дискретных измерительных элементов, характерных для аналогов.П р и м е р . Определяют диаметр пучков, формируемых при помощи лазера, диоптрийной трубки и набора калиброванных диафрагм. В качестве приемника излучения используют квад. - ратный пироэлектрический приемник излучения диаметром 16 мм, Пироприемник устанавливают перпендикулярно направлению распространения пучка так, чтобы сигналы со всех четырех Чувствительных элементов были равны между собой, а затем при помощи микрометрического винта смещают вдоль одной из его координатных осей на 0,4 мм. При диаметре пучка 2"- 7 мм относительная погрешность измерения диаметра составляет 4 - Я,б%.Использование предлагаемого способа определения диаметра пучка лазерного излучения обеспечивает по сравнению с известными способами меньшую погрешность определения диаметра пуч. ка, независимость определения диаметра пучка от изменения его интенсивности в процессе измерения, простоту юстировки приемника излучения относительно измеряемого пучка и возможность определениялинейных размеров сечения пучка в разных направлениях ( количество направлений равно Ь/2, где й - число приемных площадок ).Предлагаемый способ можетнайти широкое применение в лазерной техни ке, особенно для ИК-области спектра.Формула изобретенияСпособ определения поперечного размера пучка лазерного излучения, включащий измерение относительной мощности падакщего излучения с помощью приемника излучения, содержащего четное число идентичных пироэлектрических чувствительных элементов, расположенных вплотную друг к другу в перпендикулярной пучку плоскости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения поперечного размера пучка, устанавливают приемник относительно пучка так, чтобы сигналы со всех чувствительных элементов были равны, производят перераспределение мощности между чувствительными элементами путем смещения приемника перпендикулярно пучку, измеряют относительную мощность, падающую на каждый чувствительный эле - мент, а поперечный размер пучка1000780 гд К н ьдр е Мат рнчъф иемное устоптических "Приборы и 976, 9 4,.М;. иое првани Х и аО тьнамеи оставитель Г. Плешко ехред Т.Маточка К р М. Рачкулине еда ектоРН, Корол т 0 Тираж 871 ВНИИПИ Государственного комиаказ 1361/4 Подписноеета СССРрытий, д. 4/5 илиал ППП фПатент", г. ужгород, ул. Проектна вдоль направления смещения приемникаопределяют по формуле поперечный размер пучв направлении,постоянная, характеризующая форму и взаимнрасположение чувствитеных элементов К =2 при=4)смещение приемника 1относительная мощносизлучения, падакщая-й элемент, и ее изнение соответственно 1 в номер чувствительного эЛемента;-И- число чувствительных элементов в приемнике . Источники информации,инятые во внимание при экспертизе1. Лазеры газовые. Методы измере диаметра и расходимости пучка учения. ОСТ 11.ОДО.397.004-74, 2. Красовский В ое пироэлектрическ ойство для исследо вантовых генератор ехника эксперимент 216-218 (прототи