Измеритель расходимости излучения оптических квантовых генераторов

ОП ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик406255 ВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ ое от авт. свидет в льстваЗаявлено 18.11,1972 (ЛЕ 1751907/26-25) М. Кл, Н 0,1 э 3/О с присоединением заяв асударстаенный иомит Сааета Министров ССС па делам иэааретенийи открытий риоритет -Опубликовано 05,Х 1.197 Бюллетень М УДК 621.375,8(088,8) та опубликования опи ния 4.1 Ч.197 вторыобретен М, Латыннн мичев и аявитель МЕРИТЕЛЪ РАСХО НТИЧЕСКИХ КВАН ОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ 1 Х ГЕНЕРАТОРОВ ОВЪ Харьковский государственны Изобретение относится к,измерительной технике и может быть, использовано,при изме. рении расходимости электромагнитных пучков, излучаемых в широком .чиапазоне длин волн как импульсными, так и непрерывными 5 квантовыми генераторами.Известны, измерители расходи мости пучков электромагнитного излучения, работающие по методу сечений, методу регистрации диаграммы направленности и методу фокального пятна. Все известные измерители, имеют существенные недостатки, Так, измерение,расходимости с помощью этих приборов занимает значительное время из-за трудоемкости процесса измерения. Расширить пределы измерения расходимости в длиаановолиовой об. ласти спектра с помощью, известиых измерителей трудно из-за отсутствия, соответствующих светочувствительных материалов в этом диапазоне длин волн. Все известные .измерители расходимости работают при малых плот ностях потока падающего излучения. Их трудно использовать для непрерывного автоматического контроля, в особенности интенсивных и ш,и;роких пучков.2Цель,изобретения - создание устройства для измерения расходимости электромагнитныхпучков при больших уровнях энергии и мощности, излучения ОКГ, вносящего минимальное,искажение в пучок и минимально осснтет нм. А. М, Горького лабляющего его, а также расширение спектрального диапазона в длинноволновой области, уменьшение времени измерений, обеспечение,автоматического контроля расходимости и уменьшение погрешности измерений.Цель изобретения достигается за счет того, что расходимость излучения ОКГ определяют,по,результату взаимодействия пучка с двумя тонкими металлическими нитями, расположенными в дальней зоне и в одной плоскости с осью пучка на определенном расстоя. нии друг от друга. Длина металлических нитей больше диаметра оптического пучка, Каждая нить представляет собой болометрический элемент. Следовательно, предложенный измеритель раоотает по методу двух сечений,Схема измерителя изображена на чертеже, Оптический луч распространяется слева направо вдоль штрих-пунктирной оси, На пу ти оптического луча в дальцей зоне расположены два тонкопроволочных болометра Л, и Р установленных в одной плоскости, пересекающей ось пучка, перпендикулярно опти.ческой оси. Расстояние между болометрами равно Е. Расходимость пучка показана пуиктирным,и линиями.,Первый тонкопроволочный болометр вклю чен между клеммами 1 - 1, второй - между клеммами 2 - 2, третий, вспомогательный, ие(2) 50 55 60 65 попадающий в,поле пучка, - между клеммами 3 - 3. Все болометры идентичны. Первые два болометра совместно с сопротивлениями й, и Р, образуют мостовую схему, в диагональ которой включен высокоомный,индикатор разбаланса.,Второй и третий вспомогательный болометры совместно с сопротивлениями Я, и Яз образуют вторую мостовую схему, в диагональ которой также включен высокоомный индикатор разбаланса. Высокоомные индикаторы разбаланса предотвращают взаимное влияние одного моста на другой, Мосты запитаны от источника напряжения Е через переменное сопротивление И 4. Перед болометрами,или после болометров установлен проходящий, измеритель (ПИ) энергии оптического луча.Предложенная схема может быть использована для измерений,расходимости однократных оптических .импульсов, а также пучков с непрерывной или амплитудно-модули,рованной мошностью. Рассмотрим, работу устройства при измерении расходимости пучка с непрерывной мощностью Р. До подачи в прибор оптической мощности мостовые схемы балансируют путем,измерения переменных сопротивлений Р, и Гз, При подаче оптической мощности первый болометр пересекает пучок с радиусом гь а второй болометр - пучок с радиусом г Радиус пучка г, в месте расположения второго болометра за счет,расходимости больше чем г,. На первом болометре рассеется мощность Р равная где К - коэффициент пропорциональности, учитывающий взаимодейстьие проволочки с излучением. Чтобы первая проволочка не экранировала вторую, диаметр болометров выбирают меньше длины волны измеряемого излучения. На втором болометре рассеется мощность Коэффициент пропорциональности К в вы. ражениях (1) н (2) один и тот же, так как боломепры иден,тнчны.Зная мощностирассеянные на болометрахлегко определить расходимость пучка ю: ср = 2 агс 1 д ЬР= 2 агс 1 д, (3) КР г, - г,где ьР=Р, - Р, - разность мощностей, ,рассеянных на нервом и втором болометрах. Для небольших углов расходимости справедливо выражениеу=2 ЬР.КР(4)1 2 15 20 25 30 Таким, образом, расходимость может быть определена, если известны Р, Р АР и расстояние между болометрами Л.Коэффициент пропорциональности К оцределяется при градуировке прибора. Величина Р, измеряется второй мостовой схемой, ЛР - первой мостовой схемой. Мощность на первом болометре определяется по выражению Мощность пучка Р,измеряется проходным измерителем.Г 1 реимущество данного устройетва состоит в том, что для измерения расходигмости следует определять только один линейный размер - расстояние между болометрами 1 которое может быть, измерено с высокой точностью и в процессе измерений не изменяетея. Остальные:измеряемые величины - энергетические, они могут определяться довольно бььстро и поддаются автоматическому контролю,Существенно,и то, что малая разность мощностей ЬР измеряется одновременно с Р, и,независимо. Это значительно повышает точность определения расходимости. При,максимальной относительной погрешности измерения мощностей + 1 ОО максимальная погрешность, измерения составляет около + 2;Если, известен с достаточной степенью точности радиус олтического пучка на первом болометре, то малую .расходимость можно определить по выражению В этом случае отсутствует необходимость в измерении мощности Р. Описанное устройство может работать в широком спектральном диапазоне от оптических до субмиллиметровых волн, при этом ,изменяется только коэффициент,пропорциональностл К на который.необходимо вводить поправку.Измеритель может работать также в широком динамическом диапазоне оптических мощностей, перекрывающем 3 - 4 порядкаи при больших уровнях оптической мощности, развиваемых, например, ОКГ на СО 2. Предмет изобретения Измеритель расходимости излучения оптических квантовых генераторов, содержащий, по крайней мередва элемента, регистрирующих оптическую мощность аветового пучка, отличающийся тем, что, с целью расширения спектрального диапазона длин волн, увеличения допустимых размеров пучка и его мощности, в качестве, названных элементов использованы два идентичных тонкопроволочных болометра, которые помещены в дальней зоне на постоанном для данного измерения расстоянии друг от друга в одной алаекости с осью светового пучка перпендикулярно ей и включены в две связанные мостовые схемы.406255 Редактор Т. Орловская Тираж 780 ПодпнсносСовета Министров СССРоткрытийнаб., д. 4/5 Заказ 24 Изд.211 ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и Москва, Ж, Раушская