Устройство проходного типа для измерения энергетических и временных характеристик лазерного излучения Советский патент 1991 года по МПК G01J5/08 

Изобретение относится к энергетической фотометрии оптического излучения. Оно может быть использовано для измерения энергетических и временных характеристик непрерывного и импульсно-периодического лазерного излучения, например излучения технологических С04-лазеров.

Цель изобретения - обеспечение возможности измерения энергетических и временных характеристик импульсно- периодического излучения и повьшение точности измерения мощности непрерывного излучения.

На чертеже изображена схема устройства проходного типа для измерения энергетических и временных характеристик лазерного излучения,

Устройство проходного типа для измерения энергетических и временных характеристик лазерно о ичпучения содержит ответвляющим элемент 1, жесткую рамку 2, планшайбу 3, расположенную ка оси 4, ки (емчтически

Ј 1

сряэанной через передаточный механизм 5 г. двигателем б, жестко закрепленным в корпусе 7Р снабженном входным окном 8 и выходным окном 9. Вне световой зоны устройства расположена система приемников 10 ответвленного излучения, электрически соединенная с внешним регистратором 11. Внутри планшайбы выполнена полость, снабженная системой радиально ориентированных каналов 12, сообщающейся с магистралью 13 подвода инертного га™ за. Внутри корпуса могут быть установлены дополнительные сетки 13 к 15. Нити сетки могут быть связачы с внешним регистратором через под- вижные контакты 16.

Устройство проходного типа для измерения энергетических и временных характеристик лазерного излучения работает следующим образом.

Пучок измеряемого излучения распространяется вдоль оптической оси устройства, проходя через входное окно 85 ответвляющий элемент 1, выходное окно 9. При этом двигатель б включен и через передаточный механизм 5 приводит зо вращение ответвляющий элемент 1 вместе с. жесткой рамкой 2 и планшайбой 3,

Через магистраль 13 подвода инерт ,ного газа этот газ поступает под Удалением в полость планшайбы 3, откуда через систему радиалъно ориентированных каналов 12 он поступает в пространство, окружающее ответвляющий элемент 1, изолируя этот элемент от внешней среды. При взаимодействии излучения с ответвляющим эле™ ментом 1 часть мощности (или энергии) излучения ответвляется я рассеивается нитями сеток, образующими ответвляющий элемент 1. Рассеяние (наряду с дифракцией) происходит в пределах почти полной сферы. Благодаря тому, что в каждой сетке ответвляющего элемента 1 слои располагаются перпендикулярно друг другу,, пространственная форма индикатрисы рассеяния не зависит от поляризации излучения.

Часть ответвленной мощности попадает на чувствительные площадки преемников ответвленного излучения, где преобразуется в электрический сигнал, поступающий во внешний регистратор 11 .

0

Возможно симметричное расположение приемников 10 ответвленного из- лучения относительно оптической оси устройства при пзраллапьном расположении оптической устройства и оси вращения ответвляющего элемента ,

Благодаря тому9 что нити всех слоев системы сеток расположены на равном угловом расстоянии друг от друга в плоскости жесткой рамкг 2, все слои нитей обеспечивают одинаковый вклад в количество ответвленной мощности (энергии) излучение. Такое 5 расположение нитей является оптимальным, так как оно обеспечивает наилучшую пространственную разпомесностъ ответвленного я рассеянного излучения и повышает точность измерений.

Введение блока защиты ответвляющего эле.-юнта 1 инертным газом позволяет эффективно предохранить нити от окисления, а также от осаждения пыли, минеральных и масляных пленок 5 и позволяет интенсифицировать обдун нитей,что снижает их среднюю температуру. Благодаря этому ответвляющий элемент t сохраняет свои оптические и метрологические арактсркстики в п течение длительного времени, Зта

увеличивает временную стабильность i. коэффициента преобразования устройства в целом, увеличивает межповерочный интервал и, следовательно, дополнительно повышает точность изме- ре ний.

Введение в состав узла ответвителя дополнительных сеток 14, 15 обеспечивает следующие преимущества Дополнительные сетки 14, 15 могут быть выполнены из более прочных на разрыв материалов; что повышает механическую про чостъ узла ответвктеля и позволяет узепичитъ «астоту его вращения. Дополнительные сетки создают аэродинамическое сопротивление на пути инертного газае поступающего в зазор мезэду ними, при этом внутри зазора вокруг ответвляющего элемента 1 обеспечивается некоторый под- пор избыточное давление) газа относительно пространства вне упомянутого зазора Это позволяет уменьшить расход газа при обеспечении эффективной задаты ответвляющего 55 элемента 1,

При выполнении нитей ответвляющего элемента 1 проводящими и электрически изолированными становится воз5

0

45

можным контроль косвенным образом коэффициента отражения от нитей ответвляющего элемента 1 путем измерения приращения сопротивления этих нитей при прохождении регистрируемого излучения, что также повышает точность измерения.

Временное разрешение устройства определяется в основном быстродействием системы приемников 10 ответвленного излучения, Использование приемников с постоянной времени ( )с обеспечивает возможность измерения одним устройством энергетических и временных характеристик импульсно-периодического излучения с частотой следования импульсов излучения до нескольких килогерц. Повышается точность измерении, мощность непрерывного излучения, так как в предлагаемом устройстве не происходит потерь измерительной ш,формации во времени.

Формула изобретения

1 . Устройство проходного типа для измерения з-нергетических и временных

характеристик лазерного излучения, содержащее расположенные в корпусе , снабженном входным и выходным окнами, центры которых расположены на оптической оси устройства, ответвляющий элемент с отражающей рабочей поверхностью, привод вращения ответвляющего элемента и систему приемников ответвленного излучения, соединенную электрически с внешним регист ратором, отличающееся тем что, с целью обеспечения возможности измерения энергетических и временных характеристик импульсно-периодического излучения и повышения .очности измерения мощности непрерывного излучения, в него введен блок защиты ответвляющего элемента, включающий магистраль подвода инертного газа

i

5404476

и планшайбу, кинематически спязян- ные друг с другим, причем планшайба снабжена сообщающейся с магистралью подвода инертного газа системой радия т ьно ориентированных копалов, выходные отверстия которых расположены на внешней поверхности планшайбы, при этом система приемннког нзлуче10 кил расположена со стороны входного окна, а ответвляющий элемент выполнен в виде системы сеток, каждая из которых образована парой взаимно перпендикулярных слоев отражающих

15 нитг.й, равноудаленных друг от друга, размещенные между жесткой рамой и плачкмйбой, расположенными соссно и перпендикулярно оси вращения ответвляющего элемента таким образом,

20 что нити всех слоев системы сеток

расположены на равном угловом расстоянии друг от друга ь плоскости рамки.

2,Устройство по п. 1, отличающееся том, что, ответвля25 ющий элемент размещен таким образом, что ось вращения ответвляющего элемента параллельна оптической оси устройства, а приемники излучения расположены симметрично относительно

30 оптической ос устройства.

3.Устройство по и, t, о т л и-

ч а ю щ е е с к тем, что в него дополнительно введет. дополнительные сетки, размещрнные между жесткой рамкой и планшайбой так, что ответвляющий элемент н выходные отверстия систем) радиальчо ориентированных каналов блока защиты расположены между дополнительными сетками.

i. Устройство по п. 1, о т л и- ч а ю щ е е с я тем. что нити каждого слоя сетки ВЫПРЛНРШ1 проводящими, электричес;, ичолированы друг от друга, а также от рамки и планшайбы, соединены последовательно и связаны через подвижные контакты с регистратором.

И

Изобретение относится к энергетической фотометрии оптического излучения. Цель изобретения - обеспечение возможности измерения энергетических и временных характеристик импульсно-периодического излучения и повышение точности измерения мощности непрерывного излучения - достигается введением в устройство проходного типа с вращающимся ответви- телем блока защиты ответвляющего элемента путем обдула инертным газом через радиально ориентированные каналы в центральной планшайбе ответвляющего элемента и выполнением ответвляющего элемента в виде системы сеток из взаимно перпендикулярных отражающих нитей, расположенных на равном расстоянии друг от друга. Введение дополнительных сеток в ответвляющий элемент увеличивает жесткость ответвителя и обеспечивает уменьшение расхода инертного газа. Расположение приемников симметрично относительно оптической оси устройства и выполнение нитей ответвителя электропроводящими с возможностью контро- ля их сопротивления дополнительно увеличивает точность измерения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. 3 ел