Способ измерения пространственных параметров импульсного лазерного излучения и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09) (И)д)а С 01 Т 1/20 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 13 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Особое конструкторское бюроОрдена Ленина физического институтаим. П.Н.Лебедева АН СССР(56) Хирд Г, Измерение лазерных .параметров. М.: Мир , 1970, с. 68.Рагульский В.В., Файзуллов Ф.С.Простой метод измерения расходимости лазерного излучения. - Оптикаи спектроскопия, 1969, 27, в.4,с. 707.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕН"Ж 1 Х ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ,(57) 1. Способ измерения пространственных параметров импульсного лазерного излучения, основанный на фокусировке и расщеплении пучка на рядпучков различной интенсификации,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью обеспечения возможностирегистрации пространственных параметров за один импульс генерации ОКГи повышения точности измерения,фокусировку производят после расщепления, затем вторично расщепляюткаждый иэ полученных пучков наряд пучков с различным продольнымсдвигом каустических поверхностейи формируют картину трехмерногораспределения интенсивности в видематрицы пятен, по которой судят опараметрах лазерного излучения,736729 2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее объектив, вблизи фокальной плоскости которого расположена плоскость регистрации, и оптический клин, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения воэможности регистрации параметров за один им" пульс генерации ОКГ и повышения точности измерения, оно снабжено расщепителем, который установлен между объективом и плоскостью регист. Изобретение относится к измерительной технике, в частности к методам и средствам измерения простран- . ственных параметров импульсного лазерного излучения, а именно угла расходимости, радиуса кривизны волно вого фронта излучения и углового размера эффективного источнйка,Известен способ измерения угла расходимости лазерного излучения, при котором измеряют диаметр пятна, получаемого в фокусе объектива, Этот способ имеет серьезный недостаток, так как позволяет лишь в езультате нескольких измерений диаметра пятна на различных расстояниях от объектива измерить радиус кривизны волнового фронта лазерного излучения на входе и угловой размер эффективного источника.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ измерения угла расходимости лазерного излучения, основанный на фокусировке и последующем расщеплении пучка на ряд пучков различной интенсивности. Указанный способ более прост, так как не требует подбора величины ослабления интенсивности пучка для попадания на линейный участок характеристической кривой фотоматериала.Но этот способ имеет тот же недостаток.Для измерения радиуса кривизны волнового фронта лазерного излучения и углового размера эффективного источника необходимо также производить многократное экспонирование на разрации, а оси ориентации клина и рас.щепителя расположены под угломодна к другой. 3. Устройство по п. 2, о т л и-, ч а ю щ е е с я тем, что в качестве расщепителя применен оптический клин.4. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве расщепителя применены два параллельных зеркала. личных расстояниях от объектива, Темсамым способ не позволяет регистрировать указанные параметры за одинимпульс генерации СКГ, что очень важ5 но для измерения параметров мощныхлазеров с низкой частотой повторения.В известном способе необходимо такжесоответствующим образом выгибатьфотопленку в плоскости регистрации0 или производить расщепление с помощьютонкого клина, чтобы исключить смещение относительно фокальной плоскости,что снижает точность измерения.Целью изобретения является обеспе15 чение возможности регистрации пространственных параметров за один импульс генерации ОКГ и повышение точности измерения.Указанная цель достигается тем,20 что фокусировку производят после расщепления, затем вторично расщепляюткаждый из полученных пучков на рядпучков с различным продольным сдвигом каустических поверхностей и фор 25 мируют картину трехмерного распределения интенсивности в виде матрицыпятен, по которой судят о параметрахлазерного излучения. Осуществлениеданного способа производится с по 30 мощью устройства, снабженного расщепителем, который установлен между объективом и плоскостью регистрации,а оси ориентации клина и расщепителя1расположены под углОм друг к другу,35при этом в качестве расщепителя прйменен оптический клин или два параллельных зеркала,На чертеже представлено устройство для измерения параметров импульсного лазерного излучения, представляющее собой один из вариантов осуществления предложенного способа,Устройство содержит ОКГ 1, светофильтр 2, оптический клин 3, Объектив 4, расщепитель 5 и регистратор 6Устройство работает следующимобразом.Излучение ОКГ 1 через светофильтр 2 попадает на зеркальныйклин 3. В результате последовательных отражений пучка от поверхностейклина 3 на выходе его образуетсясерия пространственно подобныхпучков, отличающихся интенсивностьюи углом наклона к оси устройства.Клин 3 играет роль ступенчатогоослабителя, обеспечивающего согласование интенсивности пучка с чувствительностью фотопленки при различ-ных энергиях импульса на входе. Требуемая степень ослабления от пучка,ик пучку -- обеспечивается нанесени.н-ем на поверхности клина покрытийс коэффициентом отражения, равным43 ц 73 игде ЗЕ, ее- ннгенсивности М -гон (М) пучков. Серияпространственно подобных пучковфокусируются объективом 4 и попадаетна расщепитель 5, который в свою очередь каждый из пучков на выходе объектива 4 разлагает на серии пучков,близкий по интенсивности, но отличающихся величиной продольного сдвигакаустической поверхности относительно плоскости 6 регистратора,В предлагаемом варианте устройства в качестве расщепителя 5 примененоптический клин с высоким (903) коэффициентом отражения покрытий и.толщиной, удовлетворяющей следующемусоотношению;ггде о - величина продольного сдвигакаустики от пучка к пучку;11 - ПОКазатЕль преломления материала клина;3 - толщина клина,Величина 3 выбирается в зависимости от требуемой ширины диапазона измерений и Г величины фокусного расстояния объектива 4.Однако из поверхностей каждого иэклиньев 3, 5 перпендикулярна оптичес.кОЛ оси объектива, а сами клинья 3,5 повернуты вокруг этой оси так,что расщепление пучков происходит,в двух взаимно перпендикулярныхплоскостях,В качестве расщепителя 5 можеттакже применяться пара параллельныхзеркал (на чертеже не показаны),находящихся под углом к оптическойоси объектива, Величина продольногосдвига каустик расщепляемых пучков1 О определяется в этом случае как шириной зазора между зеркалами, так иуглом наклона самих зеркал.Благодаря тому, что клин 3 и расщепитель 5 расположены под углом15 друг к другу, в плоскости регистрации формируется матрица пятен, различающихся по одной координатеослаблением, а по другой - расстоянием от фокальной плоскости объек 20 тива 4,фотографирование и последующеефотометрирование пятен позволяет,во-первых, определить характеристическую кривую фотопленки, и, во-вто"25 рых, с ее помощью найти характерныепараметры каустики сфокусированныхпучков;31 - диаметр сечения фокальнойплоскостью;. нЗ 0 ,цнии диаметр перетяжки (минималь-ное сечение);Ь - сдвиг перетяжки относительно фокальной плоскости.Параметры исходного лазерного из.35лучения следует вычислить по форму- лам ймр(при 4 1 сс) угол расходимости;40 аминс ф - угловой разГд.мер эффективного исФточника 45 8 н -- радиус кри-,Т двизны волНОВОГО ФРОНта.Сравнительные испытания данного 50 способа и устройства для его осуществления показали, что они имеюттехнический эффект - позволяют определить основные пространственныехарактеристики; угол расходимости, 55 угловой размер эффективного источника, радиус кривизны волнового фронтаза один импульс ОГК большой мощности.