Способ дистанционного измерения фокусного расстояния рефракционных каналов Советский патент 1993 года по МПК G01N21/41 H01S3/00 

Изобретение относится к области измерения параметров оптического излучения, в частности рефракционных каналов, и может быть использовано для дистанционного определения фокусного расстояния рефракционного канала, образованного в атмосфере при распространении через нее лазерного излучения большой мощности.

Целью изобретения является увеличение точности измерения фокусного расстояния рефракционного канала.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, заключающемся в посылке лазерного зондирующего излучения в канал, приеме его и измерении среднего рефракционного сме4ь.

сл

щения энергетического центра зондирующего пучка, по которому судят о фокусном о о расстоянии, зондирующее излучение посылают в канал параллельно его оптической оси, на удалении от нее ро равной 0,1а ом , а о фокусном расстоянии F рефракционного канала судят по формуле

R chi(-|-)p,

где Эом - начальная ширина канала;

L - длина трассы зондирующего излучения;

R среднее рефракционное смещение энергетического центра .ц:рующего пучка.

Измеряя R при L / F, можно судить о фокусном расстоянии рефракционного канала. Посылка зондирующего излучения внутри канала параллельно его оптической оси нз удалении от нее на 0.1 Эом позволяет полностью избежать искажений, вызванных аберрациями, в то время как при ро 0,1 х хзом среднее рефр.9кционное отклонение R становитсй уже значительным и обеспе-;;.шает высокую точность изменения фокусного расстояния рефракционного канала. На краю рефракционный канал обладает большими аберрзци.пми, которые делают неопределемнь м понятие фокусного расстопния (анала, так как Г1учи, имеющие различное уда.пение от оптической оси, фокусируютс.ч в разныг места. Исключением является лишь приосевая область рефракционного канала (-6 0,1 Вом). где аберрэи1 ями еще можно пренебречь. Аберрации максимально про.чвляются на краях рефракциоиного канала, поэтому известный способ, основанный на сквозном просвеИ8я/-М - рефракционного канала, будет civthHo псдр рхен их действию. ОтУ1ичие реяльносс фм;;у. оасстояния (уг измеренfioro (эФфектизисло) этим способом может

ДОСТИГЙГ, П;;рЯДКОГ5.

/;зобрет8 -:ме поясняется чертехом.

Лазерное и пуиеги а от источника 1: отстоящего ог огг-ич.зской оси 2 рефракционного канала 3 на расстояние р о, посылается Б канал параляе/ ььо его опшческой оси и после проко; О1,ения расстоягчия LB рефракционном квиапа 3 попадает на экран 4 с измергпельной шкалой. Световое {т.чтно нгз экране 4 фотографируется кинокамерой 5, по положению пятна на экра)-(е определяют величину среднего рефракционного смещения энергетического центра зондирующего лучка, а по нему- фокусное расстоямие рефракциокноТо канала,

В качестве источника 1 может быть использоаан Не-Ме лазер ЛГ-38,

В качестае конкретных приг- еров реализации способа можно рассмотреть три случая: 1) РО 0 ; 2)/)о -0,1 а ом ; 3)ро а ом .

В том случае, когда зондирующее излучение распространяется по оси рефракционного канала, среднее значение рефракционного сме1ден11я энергетического центра зондирующего пучка равно нулю ( R 0) и, следовательно, измерения невозмс жны.

Во втором случае, когда рс 0,1 Эом. среднее значение рефракциокного смещения с фокусным расстоянием канала соотмощением

F - d-ii(-L у Q ..

При р о-. 0,1аом еще можно полностью пренебречь искажающим влиянием аберраций. С другой стороны, при рс - 0,1 аом величина среднего рефракционного смещения становится уже значительной. Например, если L-- F. а аом 1 м, то ро 10 см и R 15см,

В третьем случае,. р о аом. хотя величина смещения, рассчитанного по формуле

Й ch ((-р- )) Зон становится еще более

значительной (в нащем случае R - 1,5 м), сильные аберрационные искажения зондирующего пучка снижают точность измерений до точности прототипа,

В известном способе измеряется эффектив,чое фокусное расстояние рефракционного канала F, связанное с истинным значением этой величины F соотнощением

F Fi ( R -/TOM - L f/) n) а ом

-2

Даже 8 самом выгодном случае, когда tp 2 , р о.м -- а ом , R О , то F 3 F ,

Этот расчет проведен при условии, что щирмна зондирующего пучка Majia по сравнению с начальной шириной канала. Если ширина канала соразмерна с щириной зондирующего пучка, то эта взаимосвязь усложняется, причем эффективное фокусное расстояние становится еще бо.пьше. При L j F соотношение между эффективным и реольным фокусными расстояниями не известно, а именно при таких условиях, среднее рефракционное смеа1ение энергетического центра становится такой величины, что по ней можно судить о фокусном расстоянии канала с ошибкой меньще 10%. В предложенном способе величина рефракционного смещения зависит от реального фокусного расстояния

()o.

ГУ

При F 10 м (обычное значение для атмосферных оптических рефракционных каналов) и L F ch(-|r )i; 1,5, т.е. R 1,5х

) о,если р о 0,1м. . 15см, что вполне измеримо. Если L 2F, а ро 0,1 м, то R см.

Дополнительным преимуществом способа является возможность исследовать динамику изменения рефракционных каналов, создаваемых импульсным излучением большой мощности.

Время возникновения рефракционного канала в атмосфере 10 с, а время его рассасывания может изменяться от 1 до 10 с. Изобретение позволит эффективно регистрировать процесс рассасывания канала.

СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ РЕФРАКЦИОННЫХ КАНАЛОВ, заключающийся в посылке лазерного зондирующего в канал, приеме его и измерении среднего рефракционного смещения энергетического центра зондирующего пучка по которому судят о фокусном расстоянии, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения фокусного расстояния рефракционного канала, зондирующее излучение посылают в канал параллельно его оптической оси на удалении от неер о , равном 0,11 а ом /0 о а ом , а о фокусном расстоянии F рефракционного канала судят по формуле Fl chi(-)po. где аом - начальная ширина рефракционно } k« го канала; и-,цлина трассы зондирующего излучеСО ния; с R - среднее рефракционное смещение энергетического центра зондирующего пучка.

Pe poffi uoHHb/u /cfff/a/