УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ И ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ РАСХОДИМОСТИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Советский патент 1973 года по МПК H01S3/00 

1

Изобретение относится к устройствам для измерения и контроля параметров лазерного излучения.

Известны устройства для измерения угловой расходимости излучения лазера, в которых в качестве регистрирующего устройства, приемная поверхность которого размещается в фокальной плоскости объектива, используется сканирующее фотоэлектрическое устройство с узкой входной щелью, перемещаемое поперек луча.

Недостатками известного устройства являются наличие сканирующих элементов и невысокое быстродействие.

В предложенном устройстве эти недостатки устранены благодаря тому, что в фокальной плоскости объектива, через который пропускается лазерное излучение, размещают экран передающей телевизионной трубки. На экране передающей трубки создается потенциальный рельеф, определяемый пятном в фокусе линзы. Передающая телевизионная трубка при этом может работать в режиме линейной развертки. В результате на выходе телевизионной трубки получают электрический импульс, форма и длительность которого линейно связаны с формой и распределением интенсивности лазерного излучения в фокальной плоскости линзы.

2

Выход трубки соединен с системой измерения длительности импульсов, подключенной к цифровому устройству.

На чертеже показано предложенное устройство для регистрации иизмерения угловой расходимости лазерного излучения.

Излучение лазера 1, угловая расходимость которого измеряется, поступает через ослабитель 2 на вход телескопической системы 3,

которая увеличивает угловую расходимость лазерного пучка, а затем на линзу 4, в фокальной, плоскости которой (на расстоянии /) помещен экран передающей телевизионной трубки 5, питаемой от блока 6. Размер пятна на экране передающей телевизионной трубки 5 пропорционален угловой расходимости лазерного излучения.

Телескопическая система 3 предназначена для увеличения в заданное число раз (равное

кратности увеличения телескопа) угловой расходимости измеряемого излучения с целью увеличения размера пятна на экране передающей трубки 5 при разумных фокусных расстояниях линзы 4. Телескопическая система 3 может быть заменена микроскопом, увеличивающим изображение фокального пятна и проектирующим его на экран трубки 5. При этом даже прп малых угловых расходимостях измеряемого излучения размер

пятна в фокальной плоскости может быть получен достаточно большим, что значительно уменьшает требования к разрешающей способности трубки 5 и обеспечивает большую точность измерений.

На экране передающей телевизионной трубки 5 создается потенциальный рельеф, определяемый пятном в фокусе линзы 4. Передающая телевизионная трубка может работать в режиме линейной развертки. В результате на выходе трубки получают электрический импульс, форма и длительность которого линейно связаны с формой и распределением интенсивности измеряемого излучения в фокальной плоскости линзы 4 (для обеспечения работы передающей трубки 5 в линейном режиме интенсивность излучения лазера регулируется ослабителем 2). Таким образом, распределение интенсивности в пятне на экране телевизионной трубки 5 преобразуется в форму электрического импульса на выходе трубки.

Далее электрический импульс (или их последовательность) поступает на систему 7 измерения длительности импульса по заданному уровню амплитуды и на цифровой регистратор 8.

Описанное устройство позволяет быстро измерять угловую расходимость (время измерения ограничивается только быстродействием электронных схем и скоростью развертки луча передающей телевизионной трубки, которые очень малы и составляют миллионные доли секунды) на любом уровне интенсивности с цифровой регистрацией результата измерения, а также фиксировать и следить за изменениями (даже очень быстрыми) расходимости лазера во времени.

Устройство может обеспечить временную развертку изменения угловой расходимости твердотельных ОКГ, работающих как в режиме свободной генерации, так и в режиме модулированной добротности. При этом проще всего подавать сигнал с передающей трубки 5 на приемную телевизионную трубку с послесвечением и яркостной модуляцией луча. При обычной кадровой развертке число зафиксированных измерений определяется числом строк в кадре (625).

Процесс измерения сводится к измерению длительности электрического импульса на заданном уровне амплитуды. Угловую расходимость рассчитывают по уравнению:

ср arctg,

где ф - полуугол расходимости на заданном

уровне интенсивности; V - скорость перемещения электронного луча по экрану передающей телевизионной трубки;

f - фокусное расстояние линзы 4;

т - длительность импульса, измеренная

на заданном уровне амплитуды; Г - угловое увеличение телескопической системы.

Предмет изобретения

Устройство для регистрации и измерения угловой расходимости лазерного излучения,

содержащее ослабитель, телескопическую систему и объектив, в фокальной плоскости которого размещена плоскость регистрации, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и возможности контроля изменений расходимости во времени, плоскость регистрации выполнена в виде экрана передающей телевизионной трубки, выход которой соединен с системой измерения длительности импульсов, подключенной к цифровому

устройству.