Устройство для определения структуры светового пучка

(19) (11) 4(51) С 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВ А Трудового ерно-фнзичее С СЛ 3 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Московский орденаКрасного Знамени инженкий институт(56) 1. Гвоздева И.П.Коркина НПрикладная оптика и оптические измерения. М., Машиностроение",1976, с,353.2. Г 1 гевСет А. е а 1. КпНе-ейвсапп 1 п 8 шеавцгешепС ой воЬиаче 1 епГосовей 11.8 Ы Ьеашв. - Л. Арр 1,Оргхсв,ч.16.1977,7 р. 1971 (проттип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯСТРУКТУРЫ СВЕТОВОГО ПУЧКА, содержащее фотоприемник, расположенныйна электромеханическом преобразователе, и осциллограф, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с цельюупрощения устройства и повышенияточности измерений структуры пучковпроизвольной формы и длительности,в устройство дополнительно введенфазовращатель, а в качестве фотоприемника использован полупроводниковый гетеролазер с полосковой актив,ной областью, при этом вертикальнаяразвертка осциллографа соединенас фотоприемником, а горизонтальнаяразвертка осциллографа соединеначерез фазовращатель с электромеханическим преобразователем.1 1157Изобретение относится к квантовой электронике и волоконно оптике и может быть использовано, в частности, при определении структуры пучка света. 5Известно устройство для оценки качества оптики по изображению точки, которое используется для проверки объективов. Устройство состоит из осветителя, точечной диафрагмы,0 коллиматора, проверяемого объектива и горизонтального микроскопа. Осве титель, коллиматор и точечная диафрагма могут быть заменены лазером.Оценка качества изображения произ водится при наблюдении с помощью горизонтального микроскопа изображения точки, кружка Эйри - размеров сфокусированного пучка света 13.Недостатком этого устройства 20 является то, что оно дает лишькачественные представления о размере пучка и не обеспечивает прямого определения структуры пучка. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения структуры светового пучка, содержащее фотоприемник, расположенный на электромеха.ническом преобразователе, и осциллограф 23.Недостатками известного устройства,неприменимость для измерения пучковпроизвольной формы. В устройствеиспользована ножевая диафрагма, чтое позволяет восстанавливать формупучка в виде дифракционных колец.Кроме того, это устройство неприме:яимо для обмера пучков произвольнойдлительности,Цель изобретения - упрощениеустройства и повышение точности измерений структуры пучков произвольной Формы и длительности.Укаэанная цель достигается тем,что в устройство, содержащее фотоприемник, расположенный на электромеханическом преобразователе, и осциллограф, дополнительно введенфазовращатель, а в качестве фотоприемника использван полупроводниковыйгетеролаэер с полосковой активнойобластью, при этом вертикальная раэвертка осциллографа соединена сфотоприемником, а горизонтальнаяразвертка осциллографа соединена 363через фаэовращатель с электромеханическим преобразователем.На чертеже показана схема устройства.Устройство содержит фотоприемник 1, представляющий из себя полупроводниковый гетеролазер с полосковой активной областью, размещенный на подвижной части 2 электромеханического преобразователя 3 и связанный электрически с усилителем вертикального отклонения оциллографа 4, горизонтальная развертка которого соединена электрически с электромеханическим преобразователем 3 через регулируемый фаэовращатель 5.Устройство работает следующим образом.При освещении пучком света активной области полупроводникового лазера, включенного в фотовольтаическом режиме, возникает сигнал фото- ЗДС, пропорциональный интенсивности света, падающей на приемную площадку - полосковую активную область. Полупроводниковый лазер установлен на подвижной части 2 электромеханического преобразователя 3, который эапитывается переменным синусоидальным напряжением и вызывает перемещение активной области в направлении, перпендикулярном ее ширине . в измеряемом сечении пучка, что приводит к модуляции поглощенного света и образованию неравновесных носителей тока, часть которых рекомбинирует вне активной области, а часть носителей тока, проходящих через.р-о переход лазера, дает вклад в сигнал фото-ЗДС, Сигнал фото-ЗДС поступает на вход усилителя вертикальной развертки оциллографа 4, горизонтальная развертка которого синхронизирована с положением активной области Фотдприемника или прямом и обратном ходе развертки, так как она связана электрически через фазовращатель 5 на Я -С цепочке с подстроечным сопротивлением с напряжением питания электромеханнческого преобра зователя 3, Фазовращатель устраняет инерционное запаздывание положения приемной площадки при прямом или обратном ходе калиброванной развертки осциллрграфа и фотоприемной площадки. В качестве фотоприемника использован полосковый полупровод.Составитель С.БочинскийРедактор С.Патрушева Техред И,Асталош Корректор О. Билак Заказ 3328/38 Тираж 897 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5 Филиал ППП "Патент" , г.ужгород, ул.Проектная,4 3никовый гетеролазер на СаА 1 АЯ;аАэ. При реализации устройства чувствительность фотоприемника 0,5 А/Вт. Размер активной области 0,4 10 мкм, что обеспечивает точность определения размеров пучка не хуже 1 мкм на длине волны 0,8 мкм, усредненного по полоске 10 мкм. Калибровку развертки осциллографа определяют путем анализа интерференционной картины полос с периодом 1,2 мкм, полученных в области пересечения сбитых под углом пучков от одного лазера, которые анализируют при колебаниях фотоприемника в пределах 300 мкм, По числу наблюдаемых на экране осциллографа максимумов на деление определяют масштаб горизонтальной развертки, ее линейность и разрешающую способность устройства в целом, Наименьший размер эллиптического пучка от полупроводникового лазера на длине волны 0,8 мкм, сфокусированного плоскосферической линзой радиусом 40 мкм с апертурой 1,5 из халькогенидного стекла составляет по половине интенсивности 3+1 мкм. При регистрации того же пучка в импульсном режиме при длительности импульсов 10 мкс, следующих с частотой 10 кГц, на экране 157363 фосциллографа наблюдают огибающуюимпульсов при вращении переменногосопротивления фаэовращателя, котораяописывает форму распределения интенсивности в сечении пучка.Приведенные конкретные параметрыустройства эа исключением размеровактивной области, разделяющей разрешение и точность измерения размеров О пучка, приведены только в качествеиллюстрации работы устройстваПредлагаемое устройство можноиспольэовать и для измерения пучковбольшой мощности, так как зеркалалазера выдерживают плотность излучения более 1 МВт/см . Изготавливаяа гетеролазер из полупроводников с меньшей шириной запрещенной зоны, можно создать устройство для измерения размеров пучков света в ИК- диапазоне, где визуализация пучков особенно затруднительна; Быстрое сканирование с частотой 50 Гц позволяет вести измерения на фоне низкод частотного механического шума,вибраций системы.Таким образом, устройство является простым, позволяет точно обмерять структуру пучков произвольной формы и длительности и может найти широкое применение в народном хозяйстве.