Устройство для измерения энергетической расходимости лазерного излучения
Изобретение относится к измерению параметров лазерного излучения, в частности его энергетической расходимости. Целью изобретения является расширение диапазона энергетических параметров измеряемого лазерного излучения и повышение производительности процесса измерения. Эта цель достигается за счет того, что в фокальной плоскости луча последовательно устанавливают пластины из материалов с различной энтальпией разрушения, в которых сам лазерный луч прожигает отверстия различных размеров, а измеритель мощности, расположенный за пластиной, регистрирует долю мощности проходящего в эти отверстия излучения. Устройство содержит каркас 1, на котором закреплен диск 2 с пластинами 3 из материалов с различной энтальпией разрушения. Пластины 3 расположены эквидистантно по периферии диска 2. Диск 2 имеет механизм 4 дискретного поворота. Над диском 2 установлен измеритель 5 мощности излучения. Устройство оснащено пультом 6 дистанционного управления, щелевым соплом 7 для удаления продуктов разрушения пластин. Для определения площади прожженных отверстий в пластинах 3 служит фотометрическое устройство, включающее осветитель 8 и фотоприемник 9. 2 ил.
Изобретение относится к технической физике, к измерению параметров генераторов лазерного излучения непрерывного действия, например технологических лазеров, в частности к измерениям одного из важнейших параметров лазерного излучения - его энергетической расходимости, т.е. величины плоского или телесного угла, внутри которого распространяется заданная доля мощности лазерного излучения (обычно равная 0,5). Цель изобретения - расширение диапазона энергетических параметров измеряемого лазерного излучения и повышение производительности процесса измерений. На фиг.1 схематически изображено устройство для измерения энергетической расходимости; на фиг.2 - график зависимости доли мощности, прошедшей в прожженное отверстие, от его площади. Устройство содержит расположенный на каркасе 1 диск 2 с пластинами 3 из материалов с различной энтальпией разрушения. Пластины 3 расположены эквидистантно на периферии диска 2. Диск соединен с механизмом 4 дискретного поворота, включающего, например, электродвигатель с кинематическим узлом для преобразования вращения вала двигателя в дискретно-вращательное движение диска. За диском установлен измеритель 5 мощности излучения (например, калориметр проточного типа). Устройство оснащено пультом 6 дистанционного управления, щелевым соплом 7 установленным параллельно плоскости диска 2, и фотометрическим устройством, составленным из осветителя 8 и фотоприемника 9, которые установлены по разные стороны диска на вспомогательной оптической оси, параллельной оси измерителя 5 мощности излучения. Суть изобретения заключается в следующем. Лазерный луч независимо от профиля его сечения прожигает в пластинах из различных материалов отверстия, площади которых соответствуют различным телесным углам и определяют доли мощности, проходящей через эти отверстия. Факел продуктов разрушения, образующийся в процессе прожигания отверстий, может вносить погрешность в результаты из-за поглощения части мощности излучения. Устранение этой погрешности достигается сдуванием факела с помощью щелевого сопла, соединенного с резервуаром высокого давления. Устройство действует следующим образом. В процессе воздействия сфокусированного лазерного луча на пластине 3 прогорает отверстие, в которое проходит некоторая доля мощности, регистрируемая измерителем 5 мощности излучения. Для задания циклограммы работы устройства с помощью блока дистанционного управления задают времена экспозиции излучения на пластины 3 и обеспечивают весь цикл вращения диска 2 в процессе измерения. По окончании времени экспозиции излучения на одну из пластин с помощью блока 6 дистанционного управления и механизма 4 дискретного вращения сменяют пластину. Лазерный луч прожигает отверстие и в новой пластине, а измеритель мощности регистрирует долю мощности, прошедшей в него, и так далее до завершения всего цикла. Во время прогорания отверстия образуется факел продуктов разрушения, который удаляется из зоны воздействия с помощью щелевого сопла 7. Сдув факела необходим для того, чтобы он не экранировал падающий луч, что может привести к увеличению погрешности измерений. Площадь прожженных отверстий определяют с помощью фотометрического устройства, содержащего осветитель 8 и фотоприемник 9. Во время прогорания отверстия в какой-либо из пластин с помощью приемника 9 регистрируют сигнал, пропорциональный площади отверстия, прогоревшего на предыдущем шаге циклограммы. В результате всего цикла измерений получается набор прожженных диафрагм с известными площадями отверстий и соответствующих им значений мощности излучения, прошедшего через них. В силу того, что пластины имеют различные величины эффективной энтальпии разрушения, площади отверстий различны. Результаты измерений энергетической расходимости представлены на фиг.2, на которой изображена зависимость доли мощности, прошедшей в прожженное отверстие, от его площади (телесного угла). Использование пластин из материалов с различными эффективными энтальпиями разрушения позволяет существенно расширить возможность измерения расходимости таким методом для лазеров непрерывного действия. Так как лазерный луч сам прожигает в пластине отверстие, размеры которого определяются материалом пластины, ее толщиной и временем экспозиции излучения, то ограничение по уровню мощности сверху, жесткий контроль направления распространения (оси) луча и требование его аксиальной симметрии, характерные для метода калиброванных диафрагм, становятся несущественными. Кроме того, использование описанного устройства значительно упрощает весь процесс подготовки к измерению. Все это позволяет существенно повысить производительность и надежность измерения энергетической расходимости лазерного излучения.
Формула изобретения
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ РАСХОДИМОСТИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащее последовательно установленные измеритель мощности излучения и механизм последовательного экранирования лазерного луча, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона энергетических параметров измеряемого лазерного излучения, механизм периодического экранирования луча выполнен в виде диска, снабженного механизмом дискретного поворота с возможностью программной установки циклограммы вращения, на периферии диска выполнены окна, в которых закреплены пластины из материалов с различной энтальпией разрушения, перед диском на оптической оси измерителя мощности излучения установлено параллельно плоскости диска щелевое сопло, соединенное с резервуаром газа высокого давления, а на вспомогательной оптической оси, параллельной оптической оси измерителя мощности излучения и пересекающей диск, установлено фотометрическое устройство, включающее осветитель, оптически связанный с фотоприемником, причем осветитель и фотоприемник расположены по разные стороны диска.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002
Извещение опубликовано: 10.04.2002
