Измеритель распределения интенсивности в световых пучках

 

Изобретение относится к оптике, к конструкции устройств, предназначенных для измерения пространственного распределения интенсивности в пучках непрерывного излучения большой мощности. Сущность изобретения: измеритель включает фотоприемник и установленную перед ним вращающуюся диафрагму. Она выполнена в виде набора полых трубок с калиброванными отверстиями в боковых стенках. Трубки укреплены на вращающемся диске с отверстиями, соосными с каналами в трубках. Калиброванные отверстия в разных трубках проделаны на разных расстояниях от опорной поверхности трубок. Поверхности диска и трубок могут быть выполнены отражающими. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оптике и лазерной технике, а более конкретно к конструкции фотометрических устройств, предназначенных для измерения пространственного и пространственно-временного распределения интенсивности в пучках непрерывного излучения большой мощности, в частности в сфокусированных лазерных пучках. Оно может быть использовано при решении задач лазерной технологии, в промышленных лазерных технологических установках и в научных исследованиях.

Известен измеритель распределения интенсивности в световых пучках, описанный в работе В. П. Андронова, Л.М. Иваненко и О.В. Хлопунова, ПТЭ, (1973), N 6, с. 130, 131. Этот измеритель содержит фотоприемник и установленную перед ним диафрагму, выполненную в виде серии точечных отверстий, проделанных на цилиндрической поверхности вращающегося барабана по витку спирали. Выполнение отверстий на поверхности цилиндра усложняет изготовление устройства, ведет к появлению погрешностей в разметке этих отверстий и, как следствие, вызывает снижение точности измерений, в особенности при необходимости обеспечения высокого пространственного разрешения, от единиц до десятков мкм. Кроме того, при выполнении точных измерений в мощных световых пучках обгорание краев отверстий и их засорение продуктами сгорания или атмосферными загрязнениями выводят из строя все устройство и делает его неремонтопригодным. Это снижает долговечность устройства.

Из известных измерителей распределения интенсивности в световых пучках наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель, описанный в работе E.Boyer, G. Herziger, R. Kramer, P.Loosen Proc. SPIE. v. 650, High Power Lasers and Their Industrial Applications, April 1986, Insbruck, Austria, ed. D.Shuocker, p. 170-177. Это устройство содержит фотоприемник и установленную перед ним вращающуюся точечную диафрагму. Она выполнена в виде полой трубки с калиброванным точечным отверстием в боковой поверхности. Для обеспечения сканирования по всему сечению исследуемого светового пучка диафрагма (трубка) совершает поступательное перемещение одновременно с вращением. Необходимость выполнения поступательного перемещения усложняет кинематическую схему и, стало быть, конструкцию всего устройства в целом.

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции измерителя путем отказа от необходимости поступательного перемещения диафрагмы и тем самым упрощения кинематической схемы.

Указанная задача достигается тем, что в измерителе распределения интенсивности в световых пучках, содержащем фотоприемник и установленную перед ним вращающуюся диафрагму в виде полой трубки с калиброванным точечным отверстием в ее боковой поверхности, диафрагма выполнена в виде набора параллельных между собой полых трубок с калиброванными отверстиями в боковых поверхностях. Трубки укреплены на вращающемся диске с отверстиями таким образом, что оси отверстий в диске и оси трубок соосны. Калиброванные отверстия в стенках различных трубок проделаны на разных расстояниях от торцов трубок, опирающихся на диск, причем таким образом, что вторые торцы трубок не перекрывают калиброванных отверстий соседних трубок.

С целью уменьшения вероятности повреждения трубок и диска мощным излучением наружные и внутренние поверхности трубок, а также боковая поверхность диска и его торцевая поверхность, обращенная к трубкам, могут быть выполнены отражающими.

На чертеже изображен общий вид предложенного измерителя. Фотоприемник 1 размещен за вращающимся диском 2 на оси одного из проделанных в нем отверстий. С помощью направляющих втулок 3 полые трубки 4 установлены соосно с отверстиями в диске 2. В боковых стенках трубок 4 проделаны калиброванные отверстия. В разных трубках расстояния этих отверстий от торцов, опирающихся на диск, различны. Внутрь трубок вставлены зеркала или рассеиватели 5; 6 - световой пучок.

Устройство работает следующим образом. Часть пучка 6, прошедшая в трубку 4 сквозь калиброванное отверстие, направляется по каналу на вход фотоприемника 1. По мере вращения диска 2 ось калиброванного отверстия поворачивается, соответствующая трубка выводится из пучка, а в пучок попадает следующая трубка с отверстием, расположенным на другом удалении от оси пучка. Зондирование пучка производится в новой полосе. И так далее. Таким образом осуществляется последовательное "просматривание" пучка, сканирование его сечения по хордам и находится пространственное распределение интенсивности в световом пучке.

Благодаря тому, что имеется набор трубок-диафрагм с различным удалением входных отверстий от оси пучка, сканирование удается выполнить, не совершая поступательных перемещений, посредством одного только вращения диска. Это упрощает кинематическую схему предложенного устройства по сравнению со схемой прототипа и, как следствие, всю конструкцию в целом. Кроме того, в отличие от прототипа, где сканирование пучка производится по дугам окружностей, предложенный измеритель осуществляет сканирование по хордам, что упрощает обработку и анализ полученных результатов. Устанавливая наборы трубок с различными диаметрами входных отверстий и различными расстояниями их от торцов трубок, опирающихся на диск, можно задавать желаемую величину пространственного разрешения и предельные размеры исследуемой области пучка, не внося никаких изменений в кинематическую схему.

Возможность замены дефектных трубок новыми позволяет увеличить долговечность измерителя по сравнению с известным аналогом.

Формула изобретения

1. Измеритель распределения интенсивности в световых пучках, включающий фотоприемник и установленную перед ним вращающуюся диафрагму в виде полой трубки с калиброванным точечным отверстием, проделанным в ее боковой поверхности, отличающийся тем, что вращающаяся диафрагма выполнена в виде набора укрепленных на вращающемся диске с отверстиями параллельных между собой полых трубок с калиброванными отверстиями в боковых поверхностях, при этом оси отверстий в диске и оси трубок соосны, а калиброванные отверстия в трубках выполнены на разных расстояниях от торцов трубок, опирающихся на диск, причем выполнены так, что вторые торцы трубок не перекрывают калиброванные отверстия соседних трубок.

2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что наружные и внутренние поверхности трубок, а также боковая поверхность диска и его торцевая поверхность, обращенная к трубкам, выполнены отражающими.

РИСУНКИ

Рисунок 1