Способ измерения коэффициентов рассеяния лазерного излучения подвижным рассеивающим объектом в заданном телесном угле

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФ М1ЦИЕ ТОВ РАССЕЯНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПОДВИЖНЫМ РАССЕИВАКЯЦИМ OFbEKTOM В ЗАДАННОМ ТЕЛЕСНОМ УГЛЕ путем подачи на объект сфокусированного опорного излучения, сформированного из исходного излучения,-измерения мощности опорного излучения Р.. и рассеянного объектом излучения в задан ном телесном угле и определения коэ фихдаента рассеяния по измеренным значениями мощностей, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функц О нальных возможностей способа за счет обеспечения измерений размерного коэфициента рассеяния по максимуму спектральной плотности, дополнительно формируют из исходного излучения гетеродинное и эталонное излучения, измеряют спектральную ширину 4-},T и мощность Р, эталонного излучения, смешивают рассеянное объектом излучение в заданном телесном угле с гетеродинным и измеряют амплитуду биений смешаиного излучения V, смешивают эталонное излучение с гетеродинным и измеряют амплитуду биений смешанного излучения V н определяют значение коэффициента рассения К в заданном телесном угле по формуле К iiL-Yk РОП V,% а значение размерного коэффициента рассеяния по максимуму спектральной плотности эс определяют по формуле k

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (511 4 С 01 Л 5/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3475664/18-25 (22) 23.07.82 (46) 07.09.86. Бюл. У 33 (72) Н,.Ш.Хайкин (53) 536.35 (.088.8) (56) Teich М. Infrared Hetегоdine

Пейеction. Proc. of. the IEEE, 1968, Ч. 58, N !, р . 37-46.

Васильев Ю.С. и др. Гетеродинный прием оптических сигналов на волне

10,6 мкм, - Квантовая электроника, 1973, И- 4, с. 86-91 . (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ РАССЕЯНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ПОДВИЖНЫМ РАССЕИВАКМЦИМ ОБЪЕКТОМ В

ЗАДАННОМ ТЕЛЕСНОМ УГЛЕ путем подачи на объект сфокусированного опорного излучения, сформированного из исходного излучения,-измерения мощности опорного излучения P „ и рассеянного объектом излучения в заданном телесном угле и определения коэффициента рассеяния по измеренным значениями мощностей, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повые -.. шения точности и расширения функцйональных возможностей способа за счет обеспечения измерений размерного коэфициента рассеяния по максимуму спектральной плотности, дополнительно формируют из исходного излучения гетеродинное и эталонное излучения, измеряют спектральную ширину Э» и мощность Р, эталонного излучения, смешивают рассеянное объектом излучение в заданном телесном угле с гетеродинньм и измеряют амплитуду биений смешанного излучения V смешивают эталонное излучение с гетеродинным и измеряют амплитуду биений смешанного излучения V, и определяют значение коэффициента рассения К в заданном телесном угле по формуле

Р». Vol

Ров Vs+ а значение размерного коэффициента рассеяния по максимуму спектральной плотности Qe определяют по формуле

L:« ).

1124686

5 !

О

k 36 = ц- эТ

Изобретение относится к способам измерения коэффициентов рассеяния г маломощного лазерного излучения в заданном телесном угле подвижным рассеивающим объектом и может быть использовано при создании систем метрологического обеспечения средств измерения спектральной плотности мощ( ности лазерного излучения

Изв естен способ измер ения коэффициента рассеяния лазерного излучения подвижным рассеивающим объектом в заданном телесном угле путем подачи на объект модулированного опорного сигнала известной мощности P „ измерения мощности Р, рассеянного объектом излучения в заданном угле и определения коэффициента рассеяния из отношения измеренных величин.

Недостатком известного способа является низкая точность измерения мощности рассеянного излучения вследствие малых ее значений.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ измерения коэффициентов рассеяния лазерного излучения подвижным рассеивающим объектом в заданном телесном угле, включающий подачу на объект сфокусированного опорного излучения, сформированного из исходного излучения, измерение мощности опорного излучения Р„ и рассеянного объектом излучения в заданном телесном угле и определения коэффициента рассеяния по измеренным значениям мощностей..

Недостатком известного способа является низкая точность измерений, не удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к современным системам метрологического обеспечения. Кроме того, при создании эталонных и образцовых средств измерения спектральной плотности мощности лазерного излучения необходимо измерение размерного коэффициента рассеяния по максимуму спектральной плотности.

Цел ью из обр ет ения явля ет ся повышение точности и расширение функциональных возможностей способа за счет обеспечения измерения размерного коэффициента рассеяния по максимуму спектральной плотности.

Цель достигается тем, что в способе измерения коэффициентов рассеяния лазерного излучения подвижным рассеивающим объектом в заданном телесном угяе путем подачи на объект

55 сфокусированного опорного излучения, сформированного из исходного излучения, измерения мощности опорного излучения P и рассеянного объектом оп излучения в заданном телесном угле и определения коэффициента рассеяния по измеренным значениям мощностей, дополнительно формируют из исходного излучения гетеродинное и эталонное излучения, измеряют спектральную ширину 1„и мощность P эталонного излучения, смешивают рассеянное объектом излучение в заданном телесном угле с гетеродинным и измеряют амплитуду биений смешанного излуче-, ния Voù, смешивают эталонное излучение с гетеродинным и измеряют амплитуду биений смешанного излучения

V и определяют значение коэффициента рассеяния К в заданном телес1 2

Рэт Voe ном угле по формуле К =

Р„7 а значение размерного коэффициента рассеяния по максимуму спектральной плотности М определеяют по формуле

На чертеже изображена функциональная схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит лазерное излучение 1, формирователь 2 опорного излучения 3 и эталонного излучения

4, подвижный рассеивающий объект 5, калориметрический измеритель 6 мощности опорного излучения, гетеродинное излучение 7, сформированное из опорного излучения, гомодинный компаратор 8, фокусирующая линза 9, создающая заданный телесный угол, в котором производится измерение коэффициента рассеяния, калориметрический измеритель 1 О мощности эталонного излучения.

Устройство, с помощью которого осуществляется способ, работает следующим образом.

Из исходного лазерного излучения

1 формирователем 2 формируют опорное излучение 3. Опорное излучение 3 с помощью фокусирующей линзы 3 направляют на подвижный рассеивающий объект

5, При этом угол фокусирования Д выбирают в соответствии с заданным телесным углом 2 Р, в котором определяют искомые коэффициенты рассеяния. Мощность опорного излучения 3

1124686

Пример. Исходное лазерное излучение 1 с длиной волны 10 6 мкм генерировалось лазером типа ПГ-74, Формирователь 2 представлял собой совокупность окустооптических модуляторов, звукопроводы которых изготовлены иэ германия. Опорное излучение 3 с помощью формирующей линзы

9 иэ BaF с углом фокусирования

P= 10 направлялось на подвижный рассеивающий объект 5, представляющий собой диск из пескострунного алкииния диаметром 150 мм, вращающийся со скоростью 3000 об/мин на оси электродвигателя Г-32. Угол наклона подвижного рассеивающего объекта 5 к направлению опорного из45

Техред Л.Сердюкова

Корректор В. Бутяга

P едактор С . Тит ов а

Заказ 4845/1 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

P измеряют калориметрическим измов

06 рителем 6. Иэ исходного лазерного излучения 1 формируют также гетеродинное излучение 7 и эталонное излучение 4. При этом спектральную ширину aQ эталонного излучения измеряют

ЭТ гомодинным компаратором 8, а мощность эталонного излучения 4 Р, — калориметрическим измерителем 10. Гетеродинное излучение 7 формируют из опор- lo ного излучения 3 с помощью гомодинного компаратора 8. Поочередно смешивают с гетеродинным излучением 7 в заданном телесном угле 2т рассеянное объектом 5 излучение и эталонное излучение 4 и регистрируют с помощью гомодинного компаратора 8 соответствующие амплитуды биений 7 и V . Определяют значение коэффяЭт циеита рассеяния К в заданном телес- 20

Рэт Vоь ном угле по формуле К =

Vz

Pîî ут

Значение размерного коэффициента рас. сеяния по максимуму спектральной

25 плотности в заданном телесном угле определяют по формуле лучения 3 составлял 10 . Калориметрические измерители 6 и 10 типа

ОСИ CM. Гетеродинное излучение 7 формировалось внутри гомодинного компаратора 8 двумя полупрозрачными германиевыми зеркалами ° Измерение амплитуд смешанного излучения осуществлялось фотоприемником типа ФСГ-22 и составным гетеродинным радиоизмерительным устройством, не показанным на чертеже. Спектральная ширина измерялась с помощью спектроанализатора, подключенного к выходу гомодинного компаратора 8.

В результате измерений получены следующие значения коэффициентов рассеяния К = 5,3 ° 10, 3е = 1,1 ° 10 Гц

Данный способ измерения отличается от известных более высокой точностью измерения коэффициентов рассеяния и более широкими функциональными возможностями за счет обеспечения измерений двух коэффициентов рассеяния.

По сравнению со способом-прототипом точность измерений описанным способом составляет около 10%, а известным — около 50%.

Описанный способ может быть применен, например, при построении эталонной и образцовой аппаратуры воспроизведения и передачи размера единицы спектральной плотности мошности (СПИ) лазерного излучения. При этом размер единицы СПМ от Государственного специального эталона передается рабочему эталону и далее образцовому средству СПМ в виде размерного коэффициента рассеяния по максимуму спектральной плотности аЕ в заданном телесном угле.

Применение этого способа в системе метрологического обеспечения средств измерения СПМ позволит решить важную народнохозяйственную задачу обеспечения единства измерений в стране данной физической величины.