Устройство для определения пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения Советский патент 1989 года по МПК G01J5/20 

i

Изобретение относится к области технической Физики в части создания устройств для определения пространственно-энергетических характеристик

лазерного излучения (ПЭХЛИ) и может быть использовано при аттестации средств измерений относительного распределения плотности энергии (мощное314

ти)в поперечном сечении пучка лазерного излучения для определения пространственной неравномерности сечения пучка излучения и др.

Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых параметров и повышение точности определения ПЭХЛИ.

Ка Лиг. I изображена блок-схема устройства для определения ПЭХЛИ; на фиг. 2 - ход лучей от произвольно взятой точки А сечения пучка лазерного излучения в плоскости щелевой диафрагмы, установленной на диффузном рассеивателе к приемной по- верхности первого четырехсегментно- го фотоприемника первого измерительного канала.

Устройство содержит щелевую диафрагму 1, установленную на диффузном рассеивателе 2, первую 3, вторую 4, третью 5 модулирующие щелевые диафрагмы, каждая из которых установлена перед первым 6, вторым 7, третьим 8 четырехсегментными фотоприемниками соответственно, Первая модулирующая щелевая диафрагма 3 и первый четырех сегментный фотоприемник 6 являются входом первого измерительного канала 9, содержащего, кроме того, первый

10 и второй 11 сумматоры, первый 12 и второй 13 блоки вычитания и первый 14 и второй 15 блоки деления. Вторая мйдулирующая щелевая диафрагма 4 и второй четырехсегментный фотоприемник 7 являются входом второго измерительного канала 16, содержащего, кроме того, третий сумматор 17, третий 18, четвертый 19 и пятый 20 блоки вычитания, третий 21 и четвертый 22 блоки деления. Третья модулирующая щелевая диафрагма 5 и третий четырехсегментный фотоприемник 8 являются входом третьего измерительного канала 23, содержащего, кро ме того, четвертый сумматор 24, шестой 25, седьмой 26 и восьмой 27 блоки вычитания и пятый 28 и шестой 29 блоки деления. Выходы первого 9, второго 16 и третьего 23 измерительных каналов подключены к соответствующим входам блока 30 обработки информации.

Первый четырехсегментный фотоприемник 6 содержит первый сегмент 31, расположенннй вдоль положительного направления оси У, второй 32 и третий 33 сегменты расположены вдоль

0

0

5

5

0

0

5

оси X и четвертый сегмент 34, осе- симметричный первому сегменту 31.

Второй четырехсегментный фотоприемник 7 содержит первый сегмент 35, расположенный вдоль положительного направления оси У, и второй сегмент 36, осесимметричный первому сегменту 35.

Третий четырехсегментный фотоприемник 8 содержит первый сегмент 37, расположенный вдоль положительно направленной оси У, и второй сегмент

38,осесимметричный первому сегменту 37.

Форма границы раздела между сегментами фотоприемника в каждом измерительном канале описана функцией вида I п - номер канала в прямоугольной системе координат X, У, центр которой лежит в центре приемной поверхности фотоприемника, а ось X совпадает с направлением щелевой модулирующей диафрагмы.

Щелевая диафрагма 1, диффузный рассеиватель 2, первая 3, вторая 4, третья 5 модулирующие щелевые диафрагмы и первый 6, второй 7 и третий 8 четырехсегментные фотоприемники жестко установлены в едином корпусе

39,который снабжен приводом 40 вращения корпуса 39 вокруг оси, перпендикулярной плоскости диффузного рас- сеивателя 2 и проходящей через центр щелевой диафрагмы 1.

Устройство работает следующим образом.

Пучок излучения поступает на вход устройства - щелевую диафрагму 1, установленную на диффузном рассеивателе 2. Щелевая диафрагма 1 выделяет только часть пучков в виде узкой полосы вдоль оси У. Излучение рассеивается диффузным рассеивателем 2 и через первую 3, вторую 4 и третью 5 модулирующие диафрагмы попадает на приемные поверхности первого 6, второго 7 и третьего 8 четырехсегмент- ных фотоприемников.

Известно, что ПЭХЛИ, к которым относятся, например, величина энергии, координаты энергетического центра, диаметр пучка излучения, относительное распределение плотности энергии (мощности), неравномерность распределения плотности энергии S(y) в сечении пучка излучения, близкого к равномерному, могут быть определены

с помощью решения уравнения Пирсона:

«(,„«,. Е; -;в;;1 «ы.

где S(y) - площадь;

а и hj(,l,2) - постоянные параметры, которые могут быть определены с помощью моментов распределения моментов рт

т PV

Количество определяемых моментов впрямую связано с конкретной определяемой пространственно-энергетической характеристикой. При этом интегрирование уравнения Пирсона позволяет по значениям постоянных параметров а и Ъ; определить требуемую ПЭХ, например, определив с помощью моментов рт„, тп ,-тп 4 постоянные параметры а , Ь0, Ъ., и Ъ2, можно восстановить функцию относительного распределения плотности энергии, сравнив полученное распределение с равномерным, определить искомую неравномерность. Предлагаемое устройство и позволяет определить параметры распределения - моменты, являющиеся исходными при определении указанных ПЭХЛИ

Определение моментов распределени происходит следующим образом.

Рассмотрим поток излучения от элементарной площадки dS в окрестности точки А сечения пучка излучения в плоскости щелевой диафрагмы 1 на диффузном рассеивателе 2 (фиг. 2). Поскольку щелевая диафрагма 1 выделяет одномерное сечение двумерного распределения энергии, то можно заменить элементарную площадку dS в сечении пучка излучения щелевой диафрагмой 1 на dy полагая неизменност и малость dx.

Поток излучения от элементарной площадки dy, проходящий через первую модулирующую щелевую диафрагму 3 на первый сегмент первого четы- рехсегментного фотоприемника 6, равен:

Be(y)dy cosVdSnpcos . -- ---п

Ве(у) - энергетическая яркость

элементарной площадки dy в плоскости диафрагмы 1; Ц - угол между нормалью к из- 55 лучаюией площадке и направлением от излучающей к принимающей площадке

dsnP;

5

dS - площадь центральной проекции с центррм в точке А, лежащей на элементарной площадке dy первого сегмента 31 первого фотоприемника 6 на плоскость щели первой модулирующей щелевой диафрагмы 3; а - расстояние от центра щелевой диафрагмы 1 до плоскости первой модулирующей щелевой диафрагмы 3. При условии а У/ 10h, где h - высота щелевой диафрагмы 1, угол if мал, следовательно, cos Ч1 кроме того, для элементарной площадки dy диффузного рассеивателя 2

20

Ве(у)

)ЈnP fT

где Оя - коэффициент пропускания диффузного рассеивателя 2, тогда (с учетом того, что для этого случая справедлива замена интегрирования по dSnpHa суммирование)

SCv) Sntdy fia

KS rip-S(y)dy,

rne K --E- где К fa .

Площадь проекции S зависит от положения площадки dy в плоскости щелевой диафрагмы 1 на диффузном рассеивателе 2 и от конфигурации границ первого 31 и четвертого 34 сегментов первого четырехсегментного фотоприемника 6.

Если dy находится в центре щелевой диафрагмы 1, т.е. , то R,,- оказываются равными, как для первого 31, так и для четвертого 34 сегментов первого четырехсегментного фотоприемника 6:

45

5,

пр

.

где d - ширина первой модулирующей

щелевой диафрагмы 3. Если dy находится в произвольной точке щелевой диафрагмы 1, то для первого сегмента 31 первого четырехсегментного фотоприемника 6 площадь проекции Sn определяется высотой

- +V, где V - расстояние от оси диффузного рассеивателя до произвольной точки Б на первой модулирующей щелевой диафрагме 3 (фиг. 2), причем из подобия треугольников АОЕ и ВРЕ

-У. Y т е d +у 4м+ -

а+1 1 2 V 2U В У)

ГД6 В dlail) ;

1 - расстояние между центром первой 3, второй 4 или третьей 5 модулирующей щелевой диафрагмы и центром первого 6, второго 7 или третьего 8 че- тырехсегментного фотоприемни- ка соответственно. Таким образом, для первого сегмента 31 первого четырехсегментного фотоприемника 6

„ I irtfАналогично для четвертого сегмента 34 первого четырехсегментного фотоприемника

I

(1- У)

Следовательно, поток излучения, падающий от элементарной площадки ,0 dy на первый сегмент 31 первого че- #v тырехсегментного фотоприемника 6:

4аФе-кфа(1+ -y)7s(y)dy,

а на четвертом сегменте 34 первого четырехсегментного фотоприемнйка 6

1 y)7s(y)dy.

Аналогично для первого сегмента 35 второго четырехсегментного фотоприемника 7 площадь проекции определяется высотой rj +V и

W+Vd/2()4

J y3dy |5(K 1 у)4,

а для второго сегмента 36 второго четырехсегментного фотоприемника 7 JQ площадь проекции

I-V 1(4 .4 .

Sn()2S y dy-25 У1 dy- §5(1- | у)4.

о о

55

Тогда поток излучения, падающий

от элементарной площадки dy на первый сегмент 35 второго четырехсегментного фотоприемника 7:

()(l+ I y)S(y)dy,

а на второй сегмент 36 второго четырехсегментного фотоприемника 7

)1- 1 y)S(y)dy.

Аналогично для первого сегмента 37 третьего четырехсегментного фотоприемника 8 площадь проекции S пропределяется высотой ;у +V rj(l + - у) и

В

5х (

S(1p 2Sy5dy - 0+1 У) .

1а для второго сегмента 38 третьего четырехсегментного фотоприемника 8 площадь проекции

1(-гя) (

о

Тогда поток излучения, падающий от элементарной площадки dy на первый сегмент 37 третьего четырехсегментного фотоприемника 8:

dVK(92)(1+ i - а на второй сегмент 38 третьего четырехсегментного фотоприемника 8 , , ,

(f55Xl- | у) S(y)dy.

Электрические сигналы U на выходе сегментов первого 6, второго 7 и третьего 8 четырехсегментных фотоприемников равны соответственно: 1на выходе первого сегмента 31 первого четырехсегментного фотоприемника 6

l(l+ 5 v

на выходе четвертого сегмента 34 первого четырехсегментного фотоприемника 6

из4,гк(((y)dy

на выходе первого сегмента 35 второго четырехсегментного фотоприемника 7 I

uss -7K &$0+Јy) -s(y)dy,

на выходе второго сегмента 36 второго четырехсегментного фотоприемника 7

5 О- 5 y)4S(y)dy,

ISf

32;

на выходе первого сегмента 37 третьего четырехсегментного фотоприемника 8

,С1 i

1 37Л 1К(Ь) $ 0+ S У) S(y)dy,

J37,

192J

В

на выходе второго сегмента 38 третьего четырехсегментного фотоприем- ника 8

,d

иэ,-гК(2) J(l- 5y) s(y)dy

У

где 1 - чувствительность сегментов фотоприемника.

Условие -- является исход- а х

ным для расчета описанной части оптического устройства. Однако для

&.

1C в«

$S(y).

Сигнал представляет собой нулевой момент m0исследуемого распределения, т.е. величину энергии излучения, поступает в блок 30 обработки информации.

Сигналы с выходов первого 31 и четвертого 34 сегментов первого четырехсегментного фотопрнемника 6 поступают на входы сумматора I и первого блока 12 вычитания. На выходе второго сумматора 11 формируется

сигнал

U.

Ч ВПК

pU,,,+pU34f

где р - коэффициент передачи по каждому входу выбирается равным 2

---j . Таким образом Kid

Изобретение относится к технической физике, а именно к устройствам для определения пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения (ПЭХЛИ), и может быть использовано при аттестации средств измерений относительного распределения плотности энергии /мощности/ в поперечном сечении пучка лазерного излучения для определения пространственной неравномерности сечения пучка излучения и др. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых параметров и повышение точности определения ПЭХЛИ. Суть изобретения заключается в определении моментов MI, где I изменяется от 0 до 6, являющихся параметрами распределения лазерного излучения. Моменты MI определяются по трем измерительным каналам, в каждом из которых на входе установлены модулирующая щелевая диафрагма и четырехсегментный фотоприемник. Излучение на вход каждого измерительного канала поступает с выхода диффузного рассеивателя, на поверхности которого установлена дополнительная щелевая диафрагма. По определенным значениям моментов MI в блоке обработки информации осуществляется вычисление таких параметров ПЭХЛИ, как величина энергии, координаты энергетического центра, диаметр пучка излучения, относительное распределение плотности энергии (мощности) и неравномерности распределения плотности энергии в сечении пучка излучения, близкого к равномерному. Таким образом обеспечивается расширение функциональных возможностей устройства, при этом повышается точность измерений приблизительно в 2 раза. 2 ил.

на точность определения параметров лазерного излучения отрицательное влияние оказывает нелинейность че- тырехсегментных фотоприемников при малых уровнях сигналов. Эксперименты показывают, что лишь для

значений d(1,05-1,2) --- обеспечивается работа четырехсегментных фотоприемников в линейном режиме. При

d 1,2 -- вновь уменьшается точност

Э х.

определения параметров лазерного из- лучения из-за ухудшения соотношения сигналов на сегментах четырехсегментных фотоприемников. Кроме того, условие a ff I Oh выбрано также для повышения точности, так как при а 10h в устройстве сказывается отрицательное влияние угла на выбранную геометрию устройства.

Сигналы с выходов первого 31, второго 32, третьего 33 и четвертого 34 сегментов фотоприемника поступают на входы первого 10 и второго 11 сумматоров, так как при ширине d первой модулирующей щелевой диафраг- мы 3, выбранной из условия d(l,05-1,2) --- и а 10h излучение, рассеяное из любой точки в плоскости щелевой диафрагмы 1, создает через первую модулирующую щелевую диафрагму 3 полосу равной освещенности и одинаковой ширины. На выходе первого сумматора 10 сигнал

ч.,,- HI+ byl)s(y)

+ |lSy7S(y)dy.

з Сигнал )«.. поступает на второй

11 О(л.

вход второго блока 13 вычитания, на первый вход которого поступает сиг- кал U10ew n3 поэтому

и.,овь, рЬГ 5(У)с1У

Этот сигнал поступает на второй вход первого блока 14 деления, на первый вход которого поступает нал . По второму входу коэффициент передачи установлен равным В2, поэтому на выходе второго блока 14 деления

U,

&н

Jy1S(y)dy

5J.

5 S(y)dy

m

2

Сигнал U ,4 JHx,представляющий собой второй момент исследуемого распределения плотности энергии излучения S(y), поступает с выхода второго блока 14 деления на вход блока 30 обработки информации.

На выходе первого блока 12 вычитания формируется

и121«-Риз.ГРиЯф- Г ys(y)dy.

Сигнал с выхода первого блока 12 вычитания поступает на второй вход второго блока 15 деления, на первый вход которого поступает сигнал L ,oew

111481603

По второму входу второго блока 15 деления установлен коэффициент переВ

, поэтому на выходе получают

дачи 7j

I

п.

} yS(y)dy U« «и YfKJOdy

у

Сигнал U , представляющий собой первый момент исследуемого распределения плотности энергии S(y), поступает с выхода второго блока 15 деления на вход блока 30 обработки информации.

Сигналы от первого 35 и второго 36 сегментов второго четырехсегмент- ного фотоприемника 7 поступают на вхды третьего сумматора 17 и четвертого блока 19 вычитания.

На выходе третьего сумматора 17 формируется

Uf7Wx PlU35++PlU36+

где коэффициент передачи по каждому входу.выбирается равным

16

Р Kid

тогда

$S(y)(l+6 эт )гв

У

6U

В

U tun

+ I y4S(y)dy .

Этот сигнал поступает на третий вход третьего блока 18 вычитания, на первый вход которого поступает сигнал с выхода первого сумматора 10, а на второй вход поступает сигнал с выхода блока 13 вычитания. Коэффициент передачи по второму входу равен шести.

Ка выходе третьего блока 18 вычитания формируется сигнал

U и нх U ° ей 6и и «их

(y)dy.

Этот сигнал поступает на второй вход третьего блока 21 деления, на первый вход которого поступает сигнал U . на выходе третьего блока

10 б№

21 деления получают сигнал

S/S(y)dy is(y)dy

- m.

12

0

0

5

представляющий собой четвертый момент исследуемого распределения плотности энергии излучения S(y), который поступает с выхода третьего блока 21 деления на вход блока 30 обработки информации.

На выходе четвертого блока 19 вычитания формируется сигнал

ивЛв-Р.и #-Р1И|Ч- |15(у)(1у+

+ 5з y5)dy |SyS(y)dy+ Sy3S(y)dy

УЭ

Сигнал IIТЭВУЛ поступает на второй вход пятого блока 20 вычитания, на первый вход которого поступает сигнал с выхода первого блока 12 вычитания, коэффициент передачи по первому входу равен двум. На выходе пятого блока 20 вычитания формируется сигнал

zoiwr Uf5en 2U,7|HX

который поступает на второй вход четвертого блока 22 деления, на первый вход которого поступает сигнал от выхода первого сумматора 10 Коэффициент передачи по первому вхо4ду равен -- . На выходе четвертого

Вэ

блока 22 деления формируется сигнал 1 У3 S (У Ну

и.

27 SU

Ss(y)dy

m

3

5

0

5

представляющий собой третий момент исследуемого распределения плотности энергии излучения S(y). Этот сигнал Г поступает с выхода четвертого блока 22 деления на вход блока 30 обработки информации.

i

Сигнал с выходов первого 37 и второго 38 сегментов третьего четырех- сегментного фотоприемника 8 поступает на входы четвертого сумматора 24 и седьмого блока 26 вычитания.

На выходе четвертого сумматора 24 формируется сигнал

U.

U.

W

2

где коэффициент передачи по каждому входу выбирается

96 P Kid«

Таким образом

tWrrU +ISU

1

ts вил

В

+ .

Этот сигнал поступает на четвертый вход шестого блока 25 вычитания, на первый вход которого поступает сигнал с выхода первого сумматора 10, на второй вход - сигнал с выхода второго блока 13 вычитания, а на третий вход - сигнал с выхода третьего блока 18 вычитания. Коэффициент передачи по второму входу равен 15, а по 15

третьему

входу г+

На выходе шестого блока 25 вычитания формируется сигнал

U

Ю «ых 5U 138их+

В4 )

Ј $ yCS(y)dy.

Сигнал выдпоступает на второй вход пятого блока 28 деления, на первый вход которого поступает сигнал U . Коэффициент передачи по

первому входу равен -7 .

D

На выходе пятого блока 28 деления получают сигнал

U

2Яик

tn

с

iv6S(y)dy Л

is(y)dy

3

представляющий собой шестой момент исследуемого распределения плотности энергии излучения S(y)0 Этот сигнал Uj, поступает с выхода пятого блока 28 деления на вход блока 30 обработки информации.

На выходе седьмого блока 26 вычитания формируется сигнал

W, -piVT ™+5u«« ы

+ р У55(уНу.

Этот сигнал поступает на третий вход восьмого блока 27 вычитания, на первый вход которого поступает сигнал с выхода первого блока 12 вычитания, а на второй вход - сигнал с выхода пятого блока 20 вычитания. Коэффициент передачи по первому пходу равен трем, а по второму равен пяти. На выходе восьмого блока 27 вычитания формируется сигнал

U27Mlx U2t /2

10

-t (y)dy.

6 Is

Сигнал U27eiu, поступает на вторсй вход шестого блока 29 деления, на первый вход которого поступает сигнал И„... Коэффициент передачи по

6

« мх первому

входу равен -

На выходе блока чают сигнал

29 деления полуЦ

J9IH

Jv5S(y)dy Js(y)dy

ш.

представляющий собой пятый момент исследуемого распределения плотности энергии излучения S(y). Этот сигнал U.. поступает с выхода шестого блока 29 деления на вход блока 30 обработки информации.

Семь моментов п

о

исследуе

мого распределения плотности энергии излучения S(y) введены в блок 30 обработки информации, таким образом уже определены такие ПЭХЛИ как величина энергии (тп„), координата энергетического центра (гп ) . Диаметр пучка Dj(эффективный размер) определяется в блоке 30 обработки информации по формуле

D5, (,).

5

Поскольку распределения, близкие к равномерному, являются решением уравнения Пирсона

0

«&1 ,

dy

где а и Ъ

ь +ьГу +Цу s(y)

- постоянные параметры, которые определяются с помощью моментов из решения системы уравнений:

55

14,

Rf-Rj-bfm0-2b mt+a tn0

| R,+ | Rj-b0m0-2b1m,-3b2ml+a m1

-a m m.

h г (TJ) (R,-Rj)-2b0m1-3btml-4b2m,,+a ,

(I)3 (Р1-К2)-ЗЪ0т -4Ь1т3-5Ъг

( (RI+R2)-4b0m3-5bfm4-6b-,m5+a

(h/2)5 (R1+R,)-5bem4-6b1 т5-7Ъгт6+ +a ms 11 ;

V

Rf(b0+bf 2 +b

h 2

R.-Cb.-b,., +b,

4 )S(-

то интегрирование уравнения Пирсона позволяет по назначениям а , Ь. и

ъ к

S(o).S(- у) восстановить S(y). Сравнение полученной функции распределения плотности энергии с равномерным распределением позволяет определить неравномерность сследуемого распределения „

Таким образом, устройство обеспечивает возможность определения таких ПЭХЛИ, как относительное распределение плотности энергии излучения для распределений,близких к равномерному и неравномерность полученного одномерного, распределения S(y).

Для определения неравномерности двумерного распределения плотности энергии излучения S(x,y) необходимо корпус 39 устройства поворачивать с помощью привода 40 вокруг оси, перпендикулярной плоскости щелевой диафрагмы 1 и проходящей через ее центр. Для каждого задагного угла поворота производится описанное измерение параметров одномерного распределения (цикл измерения). Восстановление двумерной функции распределения производится в виде совокупности одномерных сечений Неравномерность распределения плотности энергии в сечении пуч- ка излучения определяется по максимальной неравномерности, полученной во всех циклах измерений.

Далее устанавливается прямая связ соответствие измеренных моментов распределения получаемой неравномерности Сведение этих данных в таблиц позволяет оперативно, без использования ЭВМ в блоке 30 обработки ин- формации, определять неравномерность распределения, ЭВМ в блоке 30 обработки информации нужна лишь в случае получения совокупности значений мо

,

этапе метрологической

;

10

20

25

30

35

$

додс

,, 55ментов или нл аттестации.

При метрологической аттестации предлагаемого устройства никаких дополнительных специальных средств измерений не требуется, достаточно любого пучка излучения с известным распределением.

Использование щелевой диафрагмы 1, размещенной на диффузном рассе- ивателе 2, позволяет исключить погрешность измерений, имеющую место при измерении параметров двумерного распределения из-за невозможности установления одновременно нескольких модулирующих щелевых диафрагм - входов измерительных каналов так, чтобы их центры лежали на одной оптической оси, проходящей через центр диффузного рассеивателя. В предлагаемом устройстве в случае одномерного сечения вдоль оси У, образованного щелью щелевой диафрагмы, установленной на диффузном рассеивателе, можно установить как угодно много измерительных каналов, лишь бы центры модулирующих щелевых диафрагм - входов измерительных каналов, лежали в плоскости, перпендикулярной щелевой диафрагме, установленной на диффузном рассеивателе и проходящей через ее центр, на равном расстоянии от центра и при этом оси модулирующих щелевых диафрагм измерительных каналов составляли с осью щелевой диафрагмы, установленной на диффузном рассеивателе, пары скрещивающихся под углом 90° прямых.

Кроме того, за счет указанного (соотношения в выборе ширины щели модулирующих диафрагм каналов d (1,05-1,2)lh/a+l обеспечивается повышение точности устройства, так как в этом случае исключается возможность работы фотоприемников в нелинейном режиме,

Таким образом, устройство позволяет измерять больше ПЭХЛИ, при этом точность определения выше за счет применения щелевой диафрагмы, установленной на диффузном рассеивателе, и выбора соотношения для ширины модулирующих щелевых диафрагм в измерительных каналах:

d(l,05-l,2) ij17 14

Исследования показывают, что по- грешность при определении координат энергетического центра не более 3%, при определении энергии 5% и при определении неравномерности 8%. Кроме того, применение устройства, использующего измерение моментов при определении пространственно-энергетических характеристик распределений, близких к равномерному, позволяет существенно сократить число параметров, описывающих излучение, например по сравнению с поточечным измерением, что может позволить использо- вать устройство при аттестации пространственно-чувствительных приемников в средствах измерений относительного распределения плотности энергии (мощности) в сечении пучка лазерного излучения.

Формула изобретения

Устройство для определения пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения, содержащее расположенное по ходу оптического излучения диффузный рассеиватель, первую модулирующую щелевую диафрагму, первый четырехсегментный фотоприемник , причем первые модулирующая щелевая диафрагма и четырехсегментный фотоприемник образуют первый измерительный канал, содержащий, кроме того, первые сумматор, блок вычитания и блок деления, при этом выход первого измерительного канала подключен к первому входу блока обработки информации, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых параметров и повышение точности определения пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения, оно дополнитель но содержит установленную на диффузном рассеивателе щелевую диафрагму и по крайней мере два измерительных канала, каждый из которых содержит модулирующую щелевую диафрагму, четырехсегментный фотоприемник, с-ум- матор, три блока вычитания и два блока деления, выходы измерительных каналов подключены к соответствующим входам блока обработки информации, при этом оси первой, второй и третьей модулирующих щелевых диафрагм первого, второго и третьего измерительных каналов соответственно составля

18

ют с осью щелевой диафрагмы, установленной на диффузном рассеивателе, пару скрещивающихся под углом 90 прямых, при этом центры первой, второй и третьей модулирующих щелевых диафрагм лежат в плоскости, перпендикулярной щелевой диафрагме, устаноленной на диффузном рассеивателе и проходящей через ее центр на расстоянии радиуса а от центра щелевой диафрагмы, установленной на диффузном рассеивателе, причем ширина d первой второй и третьей модулирующих щелевых диафрагм определяется по формуле

d(l,05-l,2) i ; a 10h,

JQ $ 20

25

30

5

0

5

0

5

где 1 - расстояние между центром первой, второй и третьей модулирующих диафрагм и центром приемной поверхности первого, второго и третьего четырех- сегментных фотоприемникев соответственно;

h - высота щелевой диафрагмы, установленной на диффузном рассеивателе;

а форма границы раздела между сегментами первого, второго и третьего четырехсегментных фотоприемников определяется по формуле

у i|xf где п - номер измерительного канала

в прямоугольной системе координат осей X, У, центр которой лежит в центре приемной поверхности четырехсегмент- ного фотоприемника, а ось X совпадает с направлением модулирующей щелевой диафрагмы, при этом диффузный рассеиватель с установленной на нем щелевой диафрагмой, первая, вторая и третья модулирующие щелевые диафрагмы и первый, второй и третий четырехсегментные фотоприемники жестко установлены в едином корпусе, который снабжен приводом вращения корпуса вокруг оси, перпендикулярной плоскости диффузно-. го рассеивателя и проходящей через центр щелевой диафрагмы, установленной на нем, причем первый измерительный канал дополнительно содержит второй сумматор, второй блок вычитания, второй блок деления, при этом первый сегмент, расположенный вдоль положительного направления оси У, первого

четырехсегментного фотоприемника подключен к первым входам первого и второго сумматоров и первого блока вы- читания, а второй и третий сегменты первого четырехсегментного фотоприемника, расположенные вдоль оси X, подключены к второму входу первого сумматора, четвертый, осесимметричный первому, сегмент первого четырех- сегментного фотоприемника подключен к вторым входам второго сумматора и первого блока вычитания и третьему входу первого сумматора, выход которого подключен к первым входам вто- рого, третьего и шестого блоков вычитания и первым входам первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого блоков деления всех измерительных каналов и блока обра- ботки информации, выход второго сумматора подключен к второму входу второго блока вычитания, выход которого подключен к вторым входам третьего и шестого блоков вычитания и первого блока деления, выход которого соединен с вторым входом блока обработки информации, выход первого блока вычитания подключен к первым входам пятого и восьмого блоков вычитания и к второму входу второго блока деления, выход которого соединен с третьим входом блока обработки информации, пр и этом первый сегмент второго четырехсегментного фотоприемника, рас- положенный вдоль положительного направления оси -У, подключен к первым входам третьего сумматора и четвертого блока вычитания, выход которого подключен к второму входу пятого

блока вычитания, выход которого подключен к вторым входам восьмого блока вычитания и четвертого блока деления, выход которого соединен с пятым входом блока обработки информации, а второй, осесимметричный первому, сегмент второго четырехсегментного фотоприемника подключен к вторым входам четвертого блока вычитания третьего сумматора, выход которого подключен к третьему входу третьего блока вычитания,выход которого подключен к третьему входу шестого блока вычитания и второму входу третьего блока деления, выход которого соединен с четвертым входом блока обработки информации, при этом первый сегмент третьего четырехсегментного фотоприемника, расположенный вдоль положительного направления оси У, подключен к первым входам четвертого сумматора и седьмого блока вычитания, выход которого подключен к третьему входу восьмого блока вычитания, выход которого подключен к второму входу шестого блока деления, выход которого соединен с седьмым входом блока обработки информации, а второй, осесимметричный первому, сегмент третьего четырехсегментного фотоприемника подключен к вторым входам седьмого блока вычитания и четвертого сумматора, выход которого подключен к четвертому входу шестого блока вы- читания, выход которого подключен к второму входу пятого блока Деления, выход которого соединен с шестым входом блока обработки информации.

Фиг. Z