Устройство для измерения диаметра пучка излучения Советский патент 1987 года по МПК G01B21/00 

1.

Изобретение относится к измерителной технике и может быть использован для излучения диаметра сфокусированного пучка излучения лазера.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит оптически связанные формирователь 1 пучка излучения, выполненный в виде линзы, микрообъектив 2, двухплощадочный фотоприемник 3, сумматор 4, входы которого подключены к площадкам двух- пло щадочного фотоприемника 3, блок 5 дифференцирования, вход которого подключен к выходу сумматора 4, двухлу- чевой осциллограф 6, первый вход которого подключен к выходу блока 5 дифференцирования, непрозрачный экран 7, нанесенный на плоскопараллельную пластину 8, установленную между микрообъективом 2 и двухплощадочным фотоприемником 3, последовательно соединенные генератор 9 треугольного напряжения, привод 10, кинематически связанный с плоскопараллельной пластиной 8, интерферометр 11, оптически связанный с плоскопараллельной пластиной 8, выход интерферометра 11 соединен с вторым входом двухлучево- го осциллографа 6, последовательнтэ соединенные дифференциальный усилитель 12, интегратор 13, ключевой элемент 14, вспомогательньм усилитель 15, усилитель 16 мощности, вспомогательный привод 17, кинематически свя .занный с микрообъективом 2, входы дифференциального усилителя 12 под- .ключены к выходам двухплощадочного фотоприемника 3.

Устройство работает следующим образом.

Пучок излучения, формируемый Jna- зером 18, фокусируется в плоскость анализа линзой 1, которая переносится микрообъективом 2 в вспомогательную плоскость, в которой установлен непрозрачный экран 7.

Генератор 9 треугольного напряжения формирует треугольное напряжение, поступающее на привод 10. Последний осуществляет возвратно-поступательное сканирование плоскопараллельной пластины 8 и непрозрачного экрана 7. Кромка непрозрачного экрана 7 осуп1ествляет сканирование сфокусированного пучка излучения лазера 18.

12

На выходах двухплощадочного фотоприемника 3 формируются сигналы, поступающие на входы сумматора 4.

Сигнал, формируемый сумматором 4,

поступает на вход блока 5 дифференцирования, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный распределению энергии в сфокусированном пучке излучения лазера 18.

Сигнал с выхода блока 5 дифференцирования поступает на первый вход двухлучевого осциллографа 6, на второй вход которого поступают сигналы с выхода интерферометра 11, оптически связанного со сканирующей плоскопараллельной пластиной 8.

За один ход сканирования непрозрачного экрана 7 на экране двухлучевого осциллографа 6 формируются

две кривые, первая из которых характеризует распределение энергии в сфокусированном пучке излучения лазера 18, вторая кривая - величину перемещения плоскопараллельной пластины 8, а следовательно, и непрозрачного экрана 7.

По ширине кривой,, характеризующей распределение энергии в сфокусированном пучке излучения лазера 18,

судят о диаметре пучка, масщтабным коэффициентом которого является период сигналов, снимаемых с интерферометра 11.

Перед проведением измерения диаметра пучка излучения лазера 18 открывают ключевой элемент 14. Сигналы с двухплощадочного фотоприемника 3 поступают на входы дифференциального усилителя 12. Сигналы, снимаемые с

выхода дифференциального усилителя 12, интегрируются интегратором 13 и поступают через вспомогательный усилитель 15 и усилитель 16 мощности на дополнительный привод 17, перемещающий микрообъектив 2 до положения,при котором сигнал, снимаемый с выхода интегратора 13, близок к нулю. При этом диаметр сфокусированного пучка излучения лазера 18 будет минимальным.

Использование устройства позволяет повысить точность измерения диаметра пучка излучения лазера за счет предварительной фокусировки пучка

злучения в плоскости установки непрозрачного сканирующего экрана. ормула изобретения

1. Устройство для измерения диаметра пучка излучения, содержащее

3131

оптически связанные формирователь пучка излучения, микрообъектив, фотоприемник, блок дифференцирования, двухлучевой осциллограф, первый вход которого подключен к выходу блока диф ференцирования, непрозрачньй экран, установленный между микрообъектнвом и фотоприемником, последовательно соединенные генератор треугольного напряжения, привод, выход которого кинематически связан с непрозрачным экраном, интерферометр, связанный с непрозрачным экраном, выход интерферометра соединен с вторым входом двух лучевого осциллографа, отличающееся тем, что, с целью по- вьшения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными диф ференциальным усилителем, интегратором, ключевым элементом, усилителем

14

мощности, вспомогательным приводом, кинематически связанным с микрообъективом, сумматором, выход которого соединен с входом блока дифференцирования, фотоприемник выполнен двУх- площадочным, линия раздела площадок двухплощадочного фотоприемника параллельна сканирующей кромке непро- зрачног о экрана, входы сумматора и

дифференциального усилителя подключены 1 площадкам двухплощадочного фотоприемника.

2. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что непрозрачный экран выполнен в виде непрозрачного покрытия, нанесенного на плоскопараллельную прозрачную пластину со стороны, обращенной к двух- площадочному фотоприемнику.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет предварительного фокусирования пучка излучения в плоскости анализа. Излучение лазера 18 через формирователь 1 пучка излучения и микрообъектйв 2 направляется в плоскость анализа, в которой установлен непрозрачный экран 7, расположенный на плоскопараллельной пластине 8. Непрозрачный экран 7 сканируется приводом 10, управляемым генератором 9 треугольного напряжения. Сигнал,снимаемый с двухплощадочного фотоприемника 3, суммируется сумматором 4, дифференцируется блоком 5 дифференцирования и направляется на первый вход двухлучевого осциллографа 6, на второй вход которого подаются масштабирующие сигналы с интерферометра 11, связанного с плоскопараллельной пластиной 8. При сканировании пучка излучения лазера 18 на экране двухлучевого осциллографа 6 осуществляется построение кривых распространения энергии в пучке излучения лазера 18 и масштабных импульсов интерферометра 11. Перед измерением диаметра пучка излучения открывается ключевой элемент 14 и сигналы, снимаемые с двухплощадочного фотоприемника 3, поступающие на дифференциальный усилитель 12, интегрируются интегратором 13 и поступают на вспомогатель-- ный усилитель 15 и усилитель 16 мо щ- ности. Сигнал снимаемый с выхода усилителя 16 мощности, перемещает микрообъектив 2 до положения, при котором сфокусированный пучок излучения лазера 18 имеет минимальный диаметр. 1 3.п. ф-лы, 1 ил. (Л 00 а Г8