Способ определения пространственновременных характеристик когерентного оптического излучения Советский патент 1979 года по МПК H01S3/00 

ние исследуемого излучения вдоль тра ектории сканирования. Кроме того, с целью упрощения аппаратурной реализации, скорость сканирования выбирают постоянной На чертеже показана схема, поясняЮ1цая предлагаемый способ. На схеме изображены исследуемый пучок 1 когерентного излучения, скани рую1цая диафрагма 2, волновой фронт 3 исследуемого пучка, объектив 4,экран 5, оси координат У ,V,Z, нормальп к траектории сканирования нормаль п к волновому фронту в каждой точке траектории сканирования, проекция смеще ния ЛХ светового пятна на траекторию сканирования (ось X ). Способ осуществляют следующим образом. Исследуемый пучок 1 когерентного оптического излучения, распространяю щийся вдоль оси 1 и имеющий фазовое распределение Р (Х,У), в плоскости Х,У, непрерывно сканируют вдоль трае торня, совпадающей с осью Х диафрагм 2, размер которой на меньше, чем диаметр пучка. В рассматриваемом примере расходимость пучка настолько мела, что его можно считать кваэипараллелЕкньэ При этом волновой фронт (поверхиость равной фазы) 3 исследуе мого пучка излучение может быть выра жен через фазовое распределение F(X,Y) HSsecTHotl формулой (M)-i|KX,Y)0, (1) гд-е С - произвольная постоянная. Известно, что оптическое излучени распространяется в пространстве по нормали к волновому фронту в любой его 1гочке. При установке на пути рас пределения излучения диафрагмы в виде отверстия в непрозрачном экране излучения, прошедшая через диафрагму, будет распространяться по к волновому фронту в месте установки диафрагмы. Точнее, по этом иаправлению будет распространяться центр тяжести энергетического распре ления в поперечном сечении дифрагировавшего на диафрагме пучка. Такая зависимость сохраняется, по крайней мере, до величины диафрагмы ие меньшей, чем Л/10. Также известно, что угол между направлением распространения излучения, прошедшего через диафрагму и выбранной осью в пространстве пожно преобразовать в смещение пятна от этого излучения на экране относитель но точки пересечения выбранной оси экраном. Однако, челичина смещения светового пятна, которая может быть сделана произвольной путем выбора точки отсчета,рСама по себе не несет достаточной информации для определения фазового распределения вдоль про извольной траектории в пространстве Такая информация может быть получена только путем сканирования по выбранной траектории с известным расположением нормали в пространстве за счет нахождения-проекции на траекторию сканирования величины смещения светового пятна, пропорционально углу ежду направлением нормали к траектории сканирования и направлением рас пространения излучения, выходящего из диафрагмы к данной точке траектории сканирования. Величина этой проекции пропорциональна производной от фазового распределения вдоль траектории сканирования. В Процессе непрерывного сканирования в каждой точке траектории (например в точке Of ) преобразуют угол между излучением, прошедним через диафрагму 2 и совпадающим по направлению с нормалью и к волновому фронту 3 в точке о, и нормалью п к траектории сканиро вания в смещение светового пягна на экране 5, распояоя енвон в фокальной плоскости объектива , с помощью которого осуществляют указанное преобразование. Оптическая ось объектива 4 совпадает в пространстве с нормалью к траектории сканирования. Проекция сялеадения ЛУ светового пятна на экране 5 на траекторию сканирования (осью х) в некоторсмл масштабе К, зависящем от фокусного расстояния объектива 4, пропорциональна производной по X от функции (1), опйсываяиаей волновой фронт исследуемого излучения, то есть - аТПреобразуя с помощью координатночувствительного устройства (не показано на чертеже) величину и.У в электрический сигнал в процессе непрерывного сканирования и интегрируя этот . сигнал по пути х, получают электрический сигнал и , пропорциональный F (Х) фазовому распределению вдоль оси X gr|E|dXxliF(X)C где - коэффициент пропорциональ-. нрсти. о|х Если скорость сканирования постоянна, то становится возможным интегрирование по времени, так как в этом случае - Использование данного изобретения увеличивает информацию о характеристиках исследуемого излучения, позволяет получать информацию о фазовом распределении в прямом виде, повышает достоверность получаемой информации за счет расширения динамического ди апазона однозначного определения фазового распределения и исключает обходимость в опорнс излучении со стабильным волновым фронтом заранее известной конфигурации. Формула изобретения 1. Способ определения пространст венно-временных характеристик когерентного оптического излучения, вкл чающий операции последовательного о зора с помощью сканирующей диафрагмы исследуемых участков излучения вдоль выбранной траектории с последующим преобразованием полученной информации в электрические сигналы, о т л ичающийся тем, что, целью увеличения информации о харак ристиках исследуемого излучения за счет определения фазового распределения этого излучения вдоль траектории сканирования в широкрц динамическом диапазоне, в процессе непр {жшиого сканирования преобразуют уг между направлением распространения выходящего из диафрагАШ излучения и нормалью к траектории сканирования в данной точке траектории в смещение светового пятна, затем преобразуют проекцию смещения светового пятна на траекторию сканирования в электрический сигнал и, интегрируя электрический сигнал по пути сканирования, определяют по величине проинтегрированного сигнала упомянутую характеристику - фазовое распределение исследуемого излучения вдоль траектории сканирования. 2. Способ по п. 1, отличающийся .тем, что, с целью упрощения аппаратурной реализации скорость сканирования выбирают постоянной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ниямото Т. и Ясуура К. Измерение параметров и расходимости лазерного пучка,. КЮСЮ дайгаку когаку сюхо 1968, т.41, t 4, с. 692, (Пер. 73/8301013 ГПНТБ) 2.ЛиповскийН.М., Розанов Т.Г,,. Сураденко Л.А.Метод измерения распределения интенсивности излучения в фокальном пятне оптического квантового генератора . ПТЭ, 4, 1974, с.159 (прототип).