Способ определения направления пучка оптического излучения и устройство для его осуществления

(я)5 О 01 ) 1/2 ТЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС (ГОСПАТЕНТ ССС ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АТЕНТ о "Рад В.Н;Румянбюро "Радутрукт ия диаметра димости ла - 84. с.6. относительэнергии из(57) Использование: ние, координат и эн быть использовано в стабильности напр лазера. Сущность из р, регия пучка, и может системах измерения енности излучения ретения: способ рпав об Поставленная ц в способе определ оптического излуч фокусировку. опред гетического центра скости фокусир изменения направ ным координатам, с ние делят на тр измеряют энергии пучка, прошедшего клин, установленн ель достигается тем, что ения направления пучка ения, включающем его еление координат энерфокального пятна в плоовки и определение ления пучка по найденфокусированное излучеи идентичных пучка. первого пучка, второго через фотометрический ый в плоскости фокусити- его 1(56) Лазеры, Методы измеренпучка и энергетической расхозерного излучения. ГОСТ 26086Лазеры. Методы измеренияного распределения плотностилучения. ГОСТ 25917 - 83, с.4.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕ НИЯ ПУЧКА ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ НИЯфотомет ия изме Изобретение относится к фотометрии, к измерениям координат и энергии пучка, и может быть использовано в системах измерения стабильности направленности излучения лазера.Целью изобретения является повышение точности, расширение диапазона углов измеряемых направлений и упрощение способа определения направления пучка оп ческого излучения и устройства для осуществления при измерении изменения направления пучка оптического излучения. ределения направления пучка оптического излучения включает его фокусировку, деление на три идентичных пучка, измерение энергии первого пучка, второго пучка, прошедшего через фотометрический клин, установленный в плоскости фокусировки в горизонтальном направлении, третьего пучка, прошедшего через второй аналогичный фотометрический клин, установленный в плоскости фокусировки в вертикальном направлении, и расчет изменения направления пучка оптического излучения. Устройство для определения направления пучка оптического излучения содержит расположенные последовательно на одной оптической оси фокусирующей элемент, светоделитель, делящий сфокусированное излучение на три идентичных пучка, два аналогичных.фотометрических клина, расположенные в плоскости фокусировки во втором и третьем пучках и установленные с ортогонально ориентированными главными сечениями клиньев, и три измерителя энергии первого, второго и третьего пучков соответственно. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.;Я(п х 1)Еу и =1)ыХ ХР и:1 )=1 ровки в вертикальном направлении, и рассчитывают координаты энергетическогоцентра фокального пятна по формулам: Хо - -1 Ь 19 Ех/Ео, Уо=-1/М 1 Ц Еу/Ео, (1) где К - константа фотометрического клина;Ео, Е, Еу - измеренные энергии первого, второго и третьего пучка излучения соответственно: Е,=Ахнуи =4 а 4 Е, = Л ху ,Р п г и),п 4 1=3 М МЕу=Л х Лу )(п 1).па =1 где т и, т.- коэффициенты пропускания вразличных точках фотометрическаго клинав горизонтальном и вертикальном направлениях соответственно: Из уравнений (2) получим коэффициенты пропускания фотометрических клиньев, соответствующие координатам энергетического центра фокального пятна; Подставив значения т по, т о в уравнения (3), получим выражения для координат энергетического центра фокального пятна: Хо=- )/к )9-: - , Уо = )/к 9 (4)Ек ЕуоЕо где- номер импульса излучения,Тогда угловое изменение направленияпучка оптического излучения равно Ь Хо Х)о ХогпЛя где )т - номер импульса излучения, направление которого принято за опорный.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство для определения направленияпучка оптического излучения, содержащеефокусирующий элемент и приемник излучения, расположенный в плоскости фокусировки, введены расположенные на одной15 оптической оси с фокусирующим элементомсветоделитель, делящий сфокусированноеизлучение на три идентичных пучка, два аналогичных фотометрических клина, располо- .женных в плоскости фокусировки во втором20 и третьем пучках ортогонально ориентированные главными сечениями клиньев относительно друг друга, а устройство дляприема излучения, выполнено в виде трехприемников излучения, расположенных на25 оптических осях соответствующих пучковизлучения,Повышение точности измерений возможно благодаря компенсации зонной погрешности чувствительности приемника30 излучения, т.к. в предлагаемом техническомрешении для определения координат энергетического центра фокального пятна измеряют лишь энергии пучков, в схемахреализации которых данная погрешностьполностью компенсирована, а в известныхтехнических решениях необходимо измерять ОРПЭ, и поэтому компенсировать данную погрешность чувствительностиоптическими методами в данном случаепринципиально нельзя. Неравномерностьчувствительности различных типов фотоприемников и многоканальных фотоприемных устройств достигает 10-300).Использование для преобразования оп 45 тического излучения пары; фотометрический клин - измеритель энергии позволяетполучить практически неограниченный диапазон углов измеряемых направлений посравнению с известными техническими решениями, где ограничение накладывает малая апертура приемника излучения,На фиг,1 приведена принципиальнаяоптическая схема для осуществления предложенного способа; на фиг.2 пример выполнения фотометрического клина,установленного в горизонтальном (а) и вертикальном (б) направлениях.Определение направления пучка лазерного излучения производят при помощи ус 1831663тройства (см. фиг,1), состоящего из расположенных последовательно на одной оптической оси фокусирующего элемента 1, светоделителя 2, делящего сфокусированное излучение на три идентичных пучка, приемника 3 излучения, выполненного с возможностью измерения энергии первого пучка, двух аналогичных фотометрических клиньев 4 и 6, расположенных в плоскости фокусировки во втором и третьем пучках и установленные с ортогонально ориентированными главными сечениями клиньев, и два измерителя энергии 5 и 7 второго и третьего пучков соответственно,Устройство работает следующим образом. Исследуемое лазерное излучение фокусируют элементом .1, делят светоделителем 2 на три идентичных пучка, первый из которых попадает непосредственно на приемник 3 излучения(измеритель энергии), второй, пройдя через фотометрический клин 4, установленный в плоскости фокусировки и сориентированный его главным сечением в горизонтальном направлении, попадает на измеритель 5 энергии, третий, пройдя через фотометрический клин 6, установленный в плоскости фокусировки и сориентированный его главным сечением в вертикальном направлении, попадает на измеритель 7 энергии, По значениям измеренных энергий трех пучков по формулам (4) и (1) определяют угловое изменение направления пучка оптического излучения,Таким образом предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность и расширить диапазон углов измеряемых направлений. где К - константа фотометрического клина;Ео, Ех, Еу - измеренные энергии первого, второго и третьего пучков излучения со ответственно.2, Устройство для определения направления пучка оптического излучения, содержащее фокусирующий элемент и устройство для приема излучения, о т л и ч а ю щ е е с я 30 тем, что, с целью повышения точности ирасширения диапазона углов измеряемых направлений, в него введены расположенные последовательно на одной оптической оси с фокусирующим элементом светодели тель, делящий сфокусированное излучениена три идентичных пучка, два аналогичных фотометрических клина, расположенных в плоскости фокусировки во втором и третьем пучках и ортогонально ориентированные 40 главными сечениями клиньев относительнодруг друга, а устройство для приема излучения выполнено в виде трех приемников излучения, расположенных на оптических осях соответствующих пучков излучения, . 45 Формула изобретения 1. Способ определения направления пучка оптического излучения, заключающийся в том, что фокусируют пучок излучения, определяют координаты энергетического центра фокального пятна в плоскости фокусировки, по которым судят об угловом изменении направления пучка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 5 повышения точности, расширения диапазона углов измеряемых направлений и упрощения способа, сфокусированное излучение делят на три идентичных пучка, измеряют энергию первого пучка, измеряют 10 энергии второго и третьего пучка, прошедших через идентичные фотометрические клинья, установленные в плоскости фокусировки во втором и третьем пучках и ортогонально ориентированные главными 15 сечениями клиньев относительно друг друга, а координаты Хо, Уо энергетического центра фокального пятна определяют по формулам: 20 Хо =-1/К 1 ц Ех 1 Ео Уо = -1 Кд Еу/Ео,1831663 Ьаг РНУЯ Составитель В.Румянцевехред М.Моргентал дактор рректор Н,Коро оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,каз 2549 Тираж ВНИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СС35, Раушская наб 4/5