Измеритель расходимости пучков излучения оптического квантового генератора

Измеритель расходимости пучков излучения оптического квантового генератора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сава Советских

Соцналнстнческнх

Реслублнк

БИ ЗО

Ф т

1 °

4 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.12.73 (21) 1975340/26-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.76. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 22.11.76 (51) М. Кл Н 01S 3/ 00

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 621.375.8 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Н. Гаврилов (71) Заявитель ((54) ИЗМЕРИТЕЛЬ РАСХОДИМОСТИ ПУЧКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ

ОПТИЧЕСКОГО КВАНТОВОГО ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, может быть использовано для определения диаграммы направленности и измерения расходимости пучков излучения оптических квантовых генераторов (ОКГ).

Известны измерители расходимости пучков излучения, содержащие оптическую систему (собирающую линзу) с экраном в фокальной плоскости. В них расходимость пучка измеряется путем определения размеров пятна, полученного на фотопленке, которая помещается в фокальную плоскость оптической системы.

Для получения численных значений производится фотометрирование полученного изображения.

Однако процесс измерения, связанный с фотометрированием изображений, полученных на фотопленке, очень трудоемкий, предполагает большое количество вычислений с последующим построением графиков. Кроме того, для получения удовлетворительных численных результатов необходимо калибровать фотопленку при условиях освещения, сходных с условиями измерения. В связи с этим от момента измерения до момента получения результатов проходит длительное время.

Цель изобретения — ускорение и упрощение процесса измерения.

Это достигается тем, что на экране индикаторного устройства получается непосредственное изображение диаграммы направленности.

Сущность изобретения заключается в том, что оптическая система состоит из последовательно расположенных вдоль оптической оси объектива-анаморфота, выполненного из отрицательного и более длиннофокусного положительного компонентов, например цилиндрических линз с взаимно перпендикулярными образующими цилиндрических поверхностей, прямоугольной диафрагмы и фильтра с изменяющей1ð ся плотностью в направлении, имеющем наибольший масштаб изображения и перпендикулярном оптической оси, по заданному закону, например линейному.

15 На фиг. 1 изображена схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2 — различные варианты выполнения объектива-анаморфота, состоящего из а) отрицательной цилиндрической и положительной сферической линз; б) отрицательной и положительной цилиндрических линз; в) одной линзы, ограниченной цилиндрическими поверхностями с взаимно перпендикулярными образующими; на фиг. 3 — преобразование пучка объективом-анаморфотом; на

25 фиг. 4 — линии равной интенсивности картины в фокальной плоскости оптической системы при наблюдении через фильтр с переменной плотностью.

Измеритель состоит из последовательно .рас30 положенных вдоль оптической оси объективаанаморфота 1, диафрагмы 2, фильтра 3 с пере816130

Положение максимальной сивности на 1макс

3 менной плотностью и индикаторного устройства 4.

Объектив-анаморфот является оптической системой, которая преобразует изображение с различным масштабом в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Система объектива-анаморфота может быть образована, например, цилиндрическими линзами или комбинациями сферических линз с цилиндрическими.

Работа измерителя может быть рассмотрена на примере двухкомпонентного объектива-анаморфота, состоящего из короткофокусной отрицательной и длиннофокусной положительной цилиндрических линз, образующие цилиндрических поверхностей которых .взаимно перпендикулярны и направлены параллельно осям Х и Y соответственно.

В фокальной плоскости объектива, а именно в фокальной плоскости длиннофокусной положительной цилиндрической линзы, пучок излучения образует пятно, в котором распределение интенсивности по оси Х подобно диаграмме направленности в этом сечении, как и в случае с обычной собирающей линзой, а угол лх расходимости 0= —; размер пятна по коорЛ динате у увеличивается до размеров LWd

fi

Л (ЛХ вЂ” размер пятна по координате Х; d — размер пятна на входе объектива-анаморфота;

f> — фокусное расстояние длиннофокусной положительной цилиндрической линзы; f> — фокусное расстояние короткофокусной отрицательной линзы), Увеличение пятна по координате У позволяет выбрать из него (диафрагмы 2) полоску

l, такую, что интенсивность излучения 1 в ней в направлении У не меняется или меняется незначительно и зависит только от Х, а распределение 1(X) подобно диаграмме направленности в этом сечении. Линии равной интенсивности в пятне,,полученном таким образом, параллельны оси Y.

Фильтр 3, плотность которого D(Y) изменяется по координате Y и не меняется по Х модулирует излучение следующим образом.

Интенсивность света, прошедшего через фильтр с переменной плотностью,0(У) равна !,р (Х, Y) = 1 (Л} е — o 1.

Если 1 — минимальная регистрируемая интенсивность, то форма линии равной интенсивности, соответствующая I,I,(Х, Y) =1 — — const и определяемая диаграммой направленности или распределения 1(Х), дается выражением

D(Y) = 1„ l(ÕÝ

1, координат, соответствующих интенсивности 1„„„-, и интензаданном уровне, например

4

1 (макс) = D (Yk ) — 1п

Ширина пятна Л Х, соответствующая координате Y„, ëèíèè равной интенсивности, определяет угловую расходимость пучка на заданном уровне.

Если плотность фильтра меняется по логарифмическому закону D(Y) =Ina Y, то на экране наблюдается линия равной интенсивности, координата Y которой пропорциональна распределению интенсивности излучения в диаграмме направленности.

Для более простого фильтра с линейной зависимостью оптической плотности D(Y) =ВУ картина диаграммы направленности на экране индикаторного устройства имеет логарифмический масштаб по координате У, а соотношение координат, соответствующих максимальной интенсивности 1,„, интенсивности на заданном уровне, например 0,5 l„„,.„определяется выражением

= (Уиакс Yo,ь): In 2, 1 ь и ширина пятна ЛХ, а соответственно и углолх вая расходимость H =

Л определяется на расстоянии ЛУ от максимума, При известном фокусном расстоянии оптической системы и известном законе изменения плотности фильтра шкала по координате Х на экране индикаторного устройства может быть прокалибрована в величинах угловой расходимости пучков излучения.

Измерение расходимости импульсных ОКГ в любых сечениях может быть осуществлено: а) последовательным считыванием, при определении средней расходимости пучка в серии импульсов излучения (что наиболее часто встречается на практике) за счет простой установки поворотного устройства (например, призмы Дове) на входе измерителя; б) параллельным считыванием, при одновременном определении расходимости в нескольких сечениях за время действия одного импульса, за:счет распределения пучка на несколько каналов.

Использование индикаторного устройства с пороговой зависимостью чувствительности от интенсивности излучения позволяет автоматизировать процесс измерения. В качестве такого устройства могут быть использованы, например, телевизионная система с приведением изображения к двухградационному или экраны из тонких ферромагнитных пленок, например, из сплава MnBi.

Предлагаемый измеритель значительно сокращает время измерения, так как имеет возможность считывания непосредственно с экрана индикаторного устройства; упрощает процесс измерения, так как отпадает необходимость калибровки фотопленки; устраняются ошибки за счет нелинейности характеристик индикаторного устройства, так как участки экрана, соответствующие линии равной интенсивности, работают в одинаковых условиях.

816130

Формула изобретения

Измеритель расходимости пучков излучения оптического квантового генератора, содержащий оптическую систему и индикаторное устройство, отличающийся тем, что, с целью ускорения и упрощения процесса измерения, оптическая система состоит из последовательно расположенных вдоль оптической оси объектива-анаморфота, выполненного из отрицательного и более длиннофокусного положи. тельного компонентов, например цилиндрических линз с взаимно перпендикулярными образующими цилиндрических поверхностей, 5 прямоугольной диафрагмы и фильтра с изменяющейся плотностью в направлении, имеющем наибольший масштаб изображения и перпендикулярном оптической оси, по заданному закону, например линейному.

Редактор А. Баландин Составитель В. Давыдов Корректор Т. Добровольская

Заказ 2352/6 Изд. № 1623 Тираж 963 Подписное

ЦНИИПИ Государственного когаитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2