Способ определения корреляционной функции лазерного излучения и устройство для его осуществления

делам изобретеии и открытий 15.10,82 ата опубликования описа ОННОЙОЙ СТВО 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОРРЕЛЯ УНКЦИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И УДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2 кале. Интенсивность 1 зависит от разностихода Ы следующим образом: где: 1 с - интенсивность в м терференционной полосы, г ( мая корреляционная функция,вое число света,Способ осуществляется ржащем интерферометр м зеркалом и двумя отра которых выполнен с во ремещения и поворота во 5 оси. Указанный способ в силу специфи лучения интерференционной картины следуемого излучения не позволяет средственно анализировать световые 0 с произвольной пространственной ст рой, поскольку волны с неоднородны пределением фазы, складываясь на прозрачном зеркале, образуют нере ную интерференционную картину, с щую из хаотически расположенных лых и темных пятен, размер и поло которых меняются в зависимости от сти хода волн,Целью изобретения венное определение каксимуме инЛ 1) - иско- Й - волно 10де нь из устроиством, сос полупрозрачжателями, один зможностью пекруг оптической т ис- непо 1 учи укту рас гуляр- остоясвет жениеявляется непосредсторреляционной функИзобретение относится к оптико-интерференционным средствам измерений и может быть использовано для определения корреляционных функций лазерных пучков, а также шумовых характеристик излучения лазеров.Известны способы определения корреляционных функций лазерного излучения, основанные на подаче излучения в интерферометр и построении корреляционных функций по результатам измерений огибающей максимумов интерференционной картины на его выходе 11.Недостатком этих способов является низкая помехоустойчивость измерений и большая длительность определения корреляционных функций.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения корреляционной функции лазерного излучения, основанный на пространственном разделении световых пучков и их последующей интерференции 2, В этом способе исследуемый световой поток разделяют полупрозрачным зеркалом на два пучка равной интенсивности, отражают их назад двумя непрозрачными зеркалами и измеряют интенсивность в одном из направлений распространения волн, интерферирующих на полупрозрачном зер 1 = - " 1+ Р (И) сов (2 йИ), (1)10 15 ции лазерного излучения с произвольной пространственной структурой световых пучков.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения корреляционной функции лазерного излучения, основанном на пространственном разделении световых пучков и их последующей интерференции, световые пучки направляют на отражатель, обращающий волновой фронт, с получением полного перекрытия световых пучков в его объеме и измеряют отношение энергии в одном из направлений распространения интерферирующих волн к полной энергии, отраженной от обращающего отражателя в зависимости от разности хода пучков.Такой способ может быть осуществлен .устройством новой конструкции для определения корреляционной функции лазерного излучения, содержащим интерферометр с полупрозрачным зеркалом и двумя отражателями, один из которых выполнен с возможностью перемещения и поворота вокруг оптической оси.Отличие устройства, позволяющее осуществить новый способ, состоит в том, что второй отражатель выполнен в виде кюветы с прозрачными окнами, заполненной нелинейной средой, и расположенных по обе стороны от нее одномодового лазера н непрозрачного зеркала, при этом нелинейная поляризация среды пропорциональна третьей степени напряженности электрического поля излучения лазера.Функциональная схема устройства для осуществления способа изображена на черт,еже.Устройство содержит: одномодовый лазер 1, кювету 2, нелинейную среду 3, непрозрачное зеркало 4, источник 5 исследуемого излучения, полупрозрачные зеркала 6 и 7, подвижное зеркало 8 и калориметры 9 и 10, При этом лазер 1, кювета 2 с нелинейной средой 3 и зеркало 4 образуют обращающий волновой фронт отражателя 11. Входящие и выходящие из кюветы лучи одномодового лазера 1 обозначены соответственно через Е, и Е а аналогичные лучи исследуемого излучения обозначены соответственно через Ез, Е и Е, Е".Устройство работает следующим образом.Излучение Е, лазера 1 через боковые стенки кюветы 2, нелинейную среду 3 поступает на отражательное зеркало 4 и по тому же пути возвращается в кювету 2. От источника света 5 исследуемое излучение с волновым фронтом Е, через полупрозрачные зеркала 6 и 7 подается в кювету 2 и отражается от нее, образуя волну с обращенным волновым фронтом. Эта волна оказывается комплексно сопряженной по отношению к падающей волне Е,. Использование отражателя 11 приводит к тому,20 25 30 35 40 45 50 55 б 0 65 4что отраженные от кюветы 2 пучки Е и Е проходят в обратной последовательности те же оптические пути, что и падающие на нее пучки Е; и Е,", Благодаря этому на полупрозрачном зеркале 7 указанные пучки интерферируют с нулевой разностью хода и имеют совпадающие по амплитуде и фазе волновые фронты. Если исследуемое излучение монохроматично, то вся энергия попадает в калориметр 9 при любой разности хода. Этот случай соответствует корреляционной функции Р(2 Л 1) =1. Если спектр излучения имеет конечную ши,рину и Р(2 Ю) - +О при Ю - э со, то при разности хода большей длины когерентности согласно формуле (1) энергия распределяется поровну между калориметрами 9 и 10. Снимая показания калориметров при промежуточных значениях Я можно построить зависимость отношения энергии падающей в калориметр 10 к полной энергии, отраженной от кюветы 2. Это отношение совпадает с кореляционной функцией Р(2 Ж) = 21(1 - 1, где 1 - показание калориметра 9, 1 - сумма показаний калориметров 9 и 10,Использование отражения с обращением волнового фронта в рассмотренном устройстве позволяет уменьшить количество измерений по сравнению с известным устройством, где измеряют интенсивность в точках, отстоящих друг от друга на расстоянии порядка длины волны света. В рассмотренном способе это расстояние может быть сравнимо с длиной когерентности лазерного излучения и поскольку интерференционная картина не подвержена пространственной модуляции, то отпадает необходимость при каждом измерении настраиваться на максимум интерференционной картины. Именно это свойство позволяет непосредственно измерять корреляционную функцию и существенно повысить точность измерений. Применение двух калориметров для измерения перераспределения энергии в результате интерференции позволяет устранить ошибку, связанную с нестабильностью отраженной энергии и, тем самым повысить воспроизводимость и точность измерений. Формула изобретения 1. Способ определения корреляционной функции лазерного излучения, основанный на пространственном разделении световых пучков и их последующей интерференции, отл ич а ющий ся тем, что, с целью непосредственного определения корреляционной функции с произвольной пространственной структурой световых пучков, световые пучки направляют на отражатель, обращающий волновой фронт, с получением полного перекрытия световых пучков в его объеме и измеряют отношение энергии в921304 средой, и расположенных по обе стороны от нее одномодового лазера и непрозрачного зеркала, при этом среда выбрана такон, что нелинейная поляризация среды пропорциональна третьей степени напряженности электрического поля излучения лазера. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Франсон М., Сланский С, Когерентность в оптике. Наука, Физматлит, М., 19 б 7, с, 41 - 43.2. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. Наука, Физматлит, М., 1970, с. 331 - 337.Составитель А, Медведевдактор Е. Зубиетова Техред А. Камышникова Корректор О. Тюри каз 1654/14 Изд.244 ПО Поиск Государственного комитета СС 113035, Москва, Ж, РауТираж 629 по делам изобретенийкая наб., д. 4/5 писно рытий Типография, пр. Сапунова одном из направлений распространения интерферирующих волн к полнон энергии, отраженной от отражателя, обращающего волновой фронт, в зависимости от разности хода пучков,2. Устройство для определения корреляционной функции лазерного излучения, содержащее интерферометр с полупрозрачным зеркалом и двумя отражателями, один из которых выполнен с возможностью перемещения вдоль оптической оси и поворота, отличающееся тем, что, второй отражатель выполнен в виде кюветы с прозрачными окнами, заполненной нелинейной