Способ определения размера лазерного луча

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРА ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА, заключающийся в выделении части поперечного сечения луча, пространственной модуляции в пределах выделенной части и регистрации вьщеленной части излучения приемным устройством, отличающийся тем, что, 1C целью повышения точности измерений, регистрируют излучение центральной части поперечного сечения луча/ выделяют в выходном сигнале приемного устройства постоянную составляющую и составляющую с удвоенной частотой пространственной модуляции и по соотношению их амплитуд определяют размер луча.

СО03 СОВЕТСНИХ

ИЛ

РЕС(ЪБЛИН

П% (И) Див Í 01 S 3 ОО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2698714/18-25 (22) 19.12.78 (46) 15.02.83. Бюл. 9 6 (72) A.ß.Áåêøàåâ и В.М.Гримблатов (71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. И.И.Мечникова (53) 535 .242(088.8) (56) 1. Зубов В.A. Методы измерения характеристик лазерного излучения.

М., Наука, 1973, с. 25.

2. Гримблатов В.М,, Бекшаев Л.Я. и Калугин В.В. Способ определения размера лазерного луча. Квантовая электроника, т.5, В 5, с, 115, 1978 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДКЛЕНИЯ РАЗМЕРА

ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА, заключаюШийся в выделении части поперечного сечения луча, пространственной модуляции в пределах выделенной части и регистрации вьщеленной части излучения .приемным устройством, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений, регистрируют излучение центральной части поперечного сечения луча выделяют в выходном сигнале приемного устройства постоянную составляюшую и составляющую с удвоенйой частотой пространственной модуляции и по соотношению их амплитуд определяют размер луча.

789029, Изобретение относится (области технической физики и может быть использовано при разработке лазеров со стабилизацией пространственных. харак- теристик выходного излучения.

Известны способы определения размера лазерного луча путем снятия профиля распределения мощности излучения в поперечном сечении (1).

Однако они недостаточно чувствительны и облацают малой точностью и разрешающей способностью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ определения размеров лазерного луча, заключающийся в выделении час- 15 ти поперечного сечения луча, пространственной модуляции в пределах выделенной части и регистрации выделенной части излучения приемным устройством (2) . 20

Известный способ недостаточно чувствителен и обладает малой точностью и разрешающей способностью. Это обусловлено тем, что амплитуда переменной составляющей зависит не только от размера луча, но и от флуктаций мощности излучения и положения оси луча.

° Ъ

Целью изобретения является повышение точности способа определения размера лазерного луча.

Поставленная. цель достигается тем, что в известном способе определения размера лазерного луча, включающем в себя выделение с помощью простран,ственного фильтра, например щели, З5 части луча, пространственную модуляцию выделенной части и регистрацию выделенного излучения фотоприемником, регистрируют излучение центральной части поперечного сечения луча, 4Р выделяют в выходном сигнале приемного устройстна постоянную составляющую с удвоенной частотой пространственной модуляции и по соотношению их амплитуд определяют размер луча. 45

Минимальный .размер выделенной части луча определяется обнаружительной способностью приемного устройства фотоприемника. Пространственная модуляция луча ведется в пределах выделенной части. Как известно, пространстненная структура поля основной моды лазера имеет гауссон профиль: (<1„1)

Г(х,1)l= е со (I.) 55 где X, $ — координаты;

Yl — размер луча.

Мощность излучения, прошедшего че" рез пространственный фильтр в виде бесконечно протяженной вдоль оси ) 60 щели размером d, запишется в виде: ч

Х

-2 г .

РИ1=Р j Е 4)) Е ) =Р @ 1)1:

Х- 65

Так как функция (2) удовлетворяет условию Дирихле, ее можно разложить в ряд н окрестности точки Х4г

Х Х

Р, =Р,/ —" и1) Е -4 — Е (X-Х,)х, ХФ, 4 -2 (,)г Хф -2 (р

-(— „, е -Я вЂ” „,„е (ж-х ) ...

С учетом модуляции за счет сканиро.нания с амплитудой Х(и случайных уходов оси луча х + координату Х можно записать в виде:

Х = Х g + Х щ &< П GDt, (q) где (.) — частота сканирования .Ь вЂ” время. с учетом соотношения (4) из выражения (3) после несложных преобразований получаем: х+ г (лн (1) Г Х Х 111 )< (Ä.,= Р q i cade I)-4 5 пы1 2 — * мг,,г (<-2 — ) сов2ий1

Принимая во внимание четность функции (1), нетрудно видеть, что выражение (5) представляет собой сумму гармоник ° Учитывая малость флуктуаций оси луча (Х ас сд ), находим, C. что амплитуда постоянной составляю щей будет

Р

ИЗ о 3 " второй гармоники

il х д

=p )2л и> о а их отношение и Я

ИЗ

Как видно из полученного выражения, поскольку размер луча определяется иэ соотношения амплитуды постоянной составляющей и второй гармоники, он не зависит от флуктаций мощ1 ности излучения, а так как в соотно" шении (6) отсутствует Х, он не зависит от флуктуаций оси луча,что и обеспечивает достижение поставленной цели.

Для осуществления способа используются известные технические средства, В качестве пространственного фильтра можно использовать щель либо диафрагму, амплитуда второй гармоники селектируется стандартными узкополосными усилителями типа У2-б,а Фотоприемником может служить фотодиод. ,1(анный способ определения размера лазерного луча по сравнению с существующими обеспечивает повышенную точность, что позволяет производить прецизионные измерения пространственных характеристик лазерного луча и повысить качество выпускаемых лазеров.