Способ определения смещения оси диаграммы направленности лазерного луча

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ ОСИ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА путём выделения централь-• ной части поперечного сечения луча с помощью сканирующего'пространственного фильтра, регистрации выделенной части излучения фотоприемником, выделения выходного сигнала фотоприемника с частотой сканирования и определения направления смещения оси диаграммы направленности по фазе сигнала -с частотой сканирования по отношению к закону сканирования, отличаю щ'ийся тем, что, с целью повышения точности измерений, выделяют электрический сигнал с удвоенной частотой сканирования и определяют смещение оси диаграммы направленности по соотношению амплитуд сигналов с одинарной и удво.енной частотами, сканирования.(Л

625540

Изобретение относится к техничес= кой физике и может быть использовано при разработке лазеров со стабилизацией оси диаграммы направленности и снятия. профиля лазерного луча.

Изнестны способы определения смещения оси диаграммы направленности (ОДН).лазерного луча по положению сфокусированного луча на неподвижном экране (1J .

Однако эти скособы недостаточно чувствительны, обладают малой разрешающей способностью, требуют сложной аппаратуры, а используемая, в них оптика вносит дифракционнь|е искажения. 15

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения смещения ОДН, сущность которого заключается в следующем: выделяют центральную 20 часть поперечного сечения лазерного луча с помощью сканирующего пространственного фильтра, регистрируют выделенную часть излучения фотоприемником, выделяют выходной сигнал фотоприемника с частотой сканирования, определяют направление, смещения ОДН по фазе сигнала с час-" тотой сканиронания по отношению к закону сканирования.

Однако это способ недостаточно чувствителен и обладает малой точностью и разрешающей способностью.

Это обусловлено тем, что амплитуда составляющей с частотой сканиронания зависит не только от смещения 35

ОДН луча, но и от флуктуаций мощности излучения и расходимости луча.

Цель изобретения — повышение точности измерений. )0

Для этого по предлагаемому способу выделяют электрический сигнал с удвоенной частотой сканирования и определяют смещение ОДН по соотношению амплитуд сигналов с одинарной 45 и удвоенной частотами сканирования.

Минимальный размер выделения части луча. определяется обнаружительной способностью фотоприемника.

Сканирование луча ведется в пределах углового размера выделенной части с последующим выделением переменных сигналов с одинарной и удвоенной частотами сканирования и определением смещения ОДН по их соотношению обеспечивают повышение точности 5 способа. Как известно, пространствен- ная структура лазерного поля моды

ТЕМоо описывается гауссовым распределением

1 х .-2— где х — координата, W †.размер пучка.

Так как функция (1) удовлетворяет условию Дирихле, ее можно разложить в ряд н окрестности точки Х

1 1 х, -2 У Х+. W

F(x/=8 -4 — И (Х-X )ч х+ .

-2 W X -2, х — 4уЯ -8 „ . (хк ) + ° „(г) С учетом модуляции излучения с амплитудой Х ® за счет сканирования и уходов луча X g координату Х можно записать в виде

Х = x +x sinut i (3) где Ы вЂ” частота сканирования, время.

С учетом соотношения (3) после несложных преобразований выражение 2) примет вид

Х

W хх (Х ..М=Е -4 —,. „„„, х m -2 вЂ, х1г ха2

+ „„, 6 W ()-а,)со5д(„ - —,Е х („ ха ) Я (4) Принимая во внимание четкость функции F(x), .легко видеть, что выражение (4) представляет собой сумму гармоник Х

А„=4 — " е + ()

1С . щ2 2 г = —,.Х(-2 —,) ® уд

С учетом малости смещений ОДН лу ча(х «W)из соотношений (5) получают

x =-О,5x „„

И)

Вя

Как видно из полученного выражения, поскольку смещение ОДН определяется из соотношения амплитуд гармоник, оно не зависит от флуктуаций мощности, а так как в соотношении (6) отсутствует W, оно не зависит от флуктуаций размера пучка, т.е. расходимости, что и обеспечивает достижение поставленной цели.

Для осуществления предлагаемого способа используются общеизвестные технические средстна. В качестве пространственного фильтра можно использовать диафрагму либо щель, амплитуды гармоник селектируются стандартными узкополосными усилителями типа У2-6, а фотоприемйиком может служить фотоэлектронный умножитель.

Тираж 590 Подписное

Г(х1= (ВНИИПИ Заказ 6302/i

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Провктная,4