Способ передачи размера единицы средней мощности лазерного излучения и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01J5/00 

i

Изобретение относится к технической физике, в частности к способам и устройствам передачи размера физических величин, и может быть использовано при построею1и рабочих эталонов средней мс«цности непрерывного лазерного излучения.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона передачи значений средней мощности лазерного излучения.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реапизующего способ передачи размера единицы средней мощности лазерного излучения.

Устройство содержит лазер 1 непрерывного излучения, выполненный в виде излучателя 2, затвора 3 и блока

4 питания, а также линейный псхпяриза тор 5, двулучевую поляризационную призму 6, эталонное средство измере- НИИ (СИ) 7, аттестуемое СИ 8 и платформу 9, снабженную угломерным узлом для измерения угла поворота платформы 9 с приводом (не показаны).

Устройство работает следующим образом,

j

Включают блок 4 питания лазера 1, при этом на выходе излучателя 2 начинает генерироваться непрерывное лазерное излучение, которое на выходе линейного поляризатора 5 преобразуется в линейно-поляризованное лазерное излучение. На выходе дву- лучевой поляризационной призмы 6 линейно-поляризованное лазерное излучение разделяется на два пучка с взаимно ортогональными гшоскостями поляризации, т.е. на обыкновенный н необыкновенный пучки, которые направляются соответственно в центры рабочих прием1П.1х элементов преобра- зоватепей (не показана) эталонного 7 и аттестуемого 8 СИ соответственно

Перед началом передачи размера единицы средней мощности лазерного излучения от эталонного 7 к аттесту- 8 СИ проводится определение коэффициента Т , характеризукщего соотношение коэффициентов пропускания обыкновенного и необыкновенного пучков двулучевой поляризационной призмой 6,

Определение коэффициента Т проводится следуюрим образом.

Поворачивают платформу 9 с помощью привода угломерного узла до тек пор, -пока средняя мощность од-. ного из выходных пучков (например, обыкновенного) станет минимальной. Данному положению вектора поляризации лазерного излучения приписывают значение угла oij, О, Затем повог рачивают (направление вращения значения не имеет) платформу 9 на угол i, при котором средние мощности, обыкновенного и необыкновенного пучков на выходе двулучевой поляризационной призмы 6 становятся равными, это со- ответствует коэффициенту распределения К; средней мощности Лазерного излучения, равному К, 1,0.

По шкале угломерного узла платфор мы 9 отсчитывается значение угла бб

сСи; S значение коэффициента Т рассчитывают по формуле

1

Средняя мощность на выходе двулучевой поляризационной призьв 6 контролируется в этом случае либо с помощью известных устройств сравнения интенсивности двух световых потоков, либо с помощью двух эталонных средств измерения. Коэффициент 2 является неизменной характеристикой материала

двулучевой поляризационной призмы, в связи с чем он может определяться один раз в течение межповерочного, интервала устройства.

Посла определения коэффициента С

затвором 3 перекрывается излучение на выходе излучателя 2, после чего осуществляется калибровка эталонного 7 и аттестуемого 8 СИ, например, методом электрического замещения.

По завершении калибровки эталонного

7и аттестуемого 8 СИ открывается : затвор 3 и лазерное излучение от излучателя 2 через линейный поляризатор 5 и двулучевую поляризационную

призму 6 одновременно подается в

рабочие приемные элементы преобразователей соответственно эталонного 7 и аттестуемого 8 СИ. (Если определение значения коэффициента ( не

проводится, то перед началом калибровки эталонного 7 и аттестуемого

8СИ определяются углы oi и oC« ) ,

Снимается серия одновременных показаний эталонного 7 и аттестуемого 8 СИ, которые фиксируются как результат передачи размера едини средней мощности лазерного излучения от эталонного 7 к аттестуемому 8 СИ при коэффициенте распределения

К; Кц 1,0. Затем определяется . угол поворота платформы 9 для заданной 1-й точки динамического диапазона аттестуемого СИ 8 по формуле

uci; arctg(. tgci) - обц ,

гдедо.;- значение угла поворота платформы 9, соответствующее i-й (i 1,2,3.,.) поверяемой точке динамического диапазона аттестуемого Ш 8

2

- значение коээффициента

распределения средней мощ5

ности лазерного излучения на выходе двулучевой поляризационной призь« 6 при повороте ппатфор 9 на угол р1;, отсчитываемый от значения угла oCj,.

Приводом угломерного узла ппатфор 9 поворачивается угол uoi; (i 1,2,3...) в направлении, при котором средняя мощность обыкновенного пучка возрастает, если Kj 1, и падает, если К; 1. Дпя каждого значения угла b«L снимается серия одновременных показаний эталонного 7 и аттестуемого 8 СИ, которые фиксируются как результат передачи размера единицы средней мощности лазерного излучения от эталонного 7 к аттестуемому 8 СИ при коэффициентах распределения Kj (i 1,2,3...). После окончания передачи размера единицы в последней точке динамического диапазона затвором 3 перекрывается лазерное излучение на выходе излучателя 2 и вновь проводится калибровка эталонного СИ 7 для определения его дрейфа..

Основная погрешность измерений аттестуемого СИ 8 в любой i-й точке его динамического диапазона определяется по формуле

ЛР;

ii К:

QM

где Рд, , PQ;- одновременные показания эталонного аттестуемого 8 СИ соответственно.

Следовательно, погрешность передачи размера единицы средней мощности лазерного излучения определяется погрешностью установки заданного значения коэффициента распределения Kj, т.е. абсолютной погрешностью шкапы угломерного узла платформы 9, которая не превьшает, как правило, 5 угл.сек. При этом относительная погрешность установки заданного значения коэффициента распределения

К; в диапазоне от 1 до

не

превышает 1,5%, а в диапазоне от 1 до 10 Вт 15%.

Таким образом, способ и устройство для его реализации позволяют осуществлять передачу размера единицы средней мощности лазерного излучения в диапазоне Вт при погрешности во всем диапазоне не более 0,15%

606276

и в диапазоне 10 -1 Вт гфи погрешности не более 1,5% при увеличеш1И погрешности на границе динамическо- е го диапазона (10 Вт) до 15,0%, т.е. при расширении динамического диапазона на три порядка погрешность передачи размера единицы средней мощности лазерного излучения от эталон- 10 ного 7 к образцовому 8 СИ снижается не менее чем в 2,5 раза.

5

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

1. Способ передачи размера единицы средней мощности лазерного излучения, состоящей в том, что генерируют непрерывное лазерное излучение, делят его на первый и второй пучки, первый пучок направляют н& эталонное или образцовое средство измерений, второй - на аттестуемое или поверяемое средство измерений, и с учетом коэффициента распределения К- средней мощности лазерного излучения между первым и вторым пучками определяют основную погрешность аттесту- емого или поверяемого средства измерений, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности и расширения диапазона передачи значений средней мощности лазерного излучения, осуществляют линейную поляризацию лазерного излучения,делят линейно-поляризованное лазерное излучение на первый и второй пучки с взаимно ортогональными плоскостями поляризации, при этом начальное положение вектора поляризации линейно- поляризованного лазерного излучения выбирают из условия равенства средних мощностей первого и второго пучков, а затем для заданного значения коэффициента распределения К средней мощности лазерного излучения поворачивают вектор поляризации линейно- поляризованного лазерного излучения на угол ,определяемый по формуле

50

Лс(; arctg ( F;. tgodJ - oi

Н J

- угол, соответствующий начальному положению вектора поляризации линейно-поляризованного лазерного излучения , отсчитываемый от такого положения вектора поляризации, при котором средняя

мощность первого и второго

пучка минимальна 2. Устройство передачи размера единицы средней мощности лазерного излучения, состоящее -из оптически связанных лазера непрерывного излучения светоделителя, эталонного средства измерений, при этом лазер непрерывного излучения, выполнен в ви-: де расположенных на одной оптической оси затвора и излучателя, соединен- його с выходом блока питания,.о т личающееся тем, что, с

целью повыщения точности и распшреI.

кия диапазона передачи значений средней мощности лазерного излучения, между лазером непрерывного излучения и светоделителем установлен линейный поляризатор, при этом излучатель и затвор Лазера непрерывного излучения и линейный поляризатор размещены на платформе, имеющей возможность вращения вокруг оптической оси уст ройства и снабженной отсчетным угломерным узлом дл.я измерения угла поворота платформы, прич ем в качестве светоделителя использована двулуче- вая поляризационная призма.

Изобретение относится к технической физике, в частности к способам и устройствам передачи размера (}изических величин, и может быть использовано при построении рабочих эталонов средний мощности непрерывного лазерного излучения. Цель изобретения - повьппение точности и расиирение диапазона передачи значений средней мощности лазерного излучения. Суть изобретения заключается в разделении выходного излучения лазера, прошедшего через линейный поляриза- Topi на два пучка с взаимно ортогональными плоскостями поляризации. Динамический диапазон при передаче значений средней мощности лазерного излучения от эталонного средства измерения к аттестуемому средству измерения изменяется путем поворота вектора поляризации лазерного излучения, при этом коэффициент разветвления пучков определяется -коэффициентом , характеризующим соотношение с коэффициентов пропускания пучков двулу- чево0 поляризационной призмы. Изобретение позволяет осуществить передачу размера единицы средней мощностью лазерного излучения в диапазоне Вт при.погрешности во всем диапазоне не более 0,15% и в диапазоне 1 Вт при увеличении погрешности на границе динамического диапазона (Л