Способ сужения диаграммы направленности лазерного пучка

 

Изобретение относится к лазерной технике и предназначен для получения заданной ширины диаграммы направленности в лазерных системах с регулировкой угловой расходимости, структуры поля и мощности излучения. Цель изобретения - расширение диапазона мощностей используемых лазеров с осенесимметричной стабильной по времени диаграммой направленности. Способ состоит в преобразовании поперечного сечения пучка в два взаимно ортогональных фокальных отрезка, расположенных на расстоянии друг от друга, и пространственной фильтрации отрезков щелевыми диафрагмами, расположенными вдоль отрезков. Новым является предварительное определение направления медианы дальнопольного распределения интенсивности, для которой минимальная величина *981QI(G)T(G)DG, где Q - площадь сечения пучка в дальней зоне

I(G) -интенсивность в точке G сечения

T(G) - расстояние от этой точки до медианы, синхронный поворот двух ортогональных фокальных отрезка и щелевых диафрагм так, чтобы одно из их направлений совпало с направлением рассчитанной медианы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 02 В 27/48, Н 01 $3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4258234/10 (22) 10.06.87 (46) 30.08.91. Бюл. М 32 (72) В.В,Спиридонов (53) 621.373.826 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 669901, кл, 6 02 В 5/20, 1977. (54) СПОСОБ СУЖЕНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА (57) Изобретение относится к лазерной технике и предназначено для получения заданной ширины диаграммы направленности в лазерных системах с регулировкой угловой расходимости, структуры поля и мощности излучения. Цель изобретения — расширение диапазона мощностей используемых лазеров с осенесимметричной стабильной по времени диаграммой направленности. СпоИзобретение относится к лазерной технике и предназначено для получения заданной ширины диаграммы направленности в лазерных системах с регулировкой угловой расходимости, структуры поля и мощности излучения.

Целью изобретения является расширение диапазона мощностей используемых лазеров с осенесимметричной стабильной во времени диаграммой направленности.

На фиг. 1 показана оптическая схема для осуществления способа; на фиг. 2 — пример ближней (а) и соответствующей дальней зоны (б); на фиг. 3 — дальняя зона, ограниченная изофотой, Лазерный пучок (см. фиг, 1) подают в пространственный фильтр, содержащий входной 1 и выходной 2 собирающие объек„„ЯЦ„„1674050 Al соб состоит в преобразовании поперечного сечения пучка в два взаимно ортогональных фокальных отрезка, расположенных на расстоянии друг от друга, и пространственной фильтрации отрезков щелевыми диафрагмами, расположенными вдоль отрезков, Новым является предварительное определение направления медианы дальнопольного распределения интенсивности, для которой минимальная величина

I (q ) T (q ) до,где 0 — площадь сечения пучка в дальней зоне Т(q ) — интенсивность в точке q; ((q ) — расстояние от этой точки до медианы, синхронный поворот двух ортогонэльных фокальных отрезка и щелевых диафрагм осуществляют так, чтобы одно из их направлений -совпало с направлением рассчитанной медианы. 3 ил.

° аеас тивы, изображающие пучок в виде двух вза- О" имно ортогональных отрезков 3 и 4, распо- 4 ложенных в разных фокальных плоскостях. afhk

Для фокусировки можно применить, напри- С мер, объектив-анаморфот, составленный из (Я сферического фокусирующего заркала 5 и С

: цилиндрической линзы 6. Сферическое зеркало может быть установлено в косом пучке, так что угол падения пучка 45" и более.Можно применить анаморфот-линзу (2) с одной сферической, другой цилиндрической поверхностью. Естественно, что для входного

1 и выходного 2 объективов должно выполняться соотношение Fs + fs = FM + fM, где

Fs FM — фокусные расстояния входного объектива в сагиттальной и меридиональной плоскостях; fs Ф fv — то.же, выходного, и система объективов 1 и 2 не должна иметь

167405Ü

50 аберраций, в том числе и астигматиэма, Щелевые диафрагмы 3 и 4 помещены s фокальны х плоскостях объективов 1 и 2, вдоль соответствующих фокальных иэображений. Ширина щелей обуславливает конечную диаграмму направленности по каждой из двух взаимно оротогональных коорэинат. В способе предварительно определяют дальнопольную картину распределения интенсивности пучка, во. шедшего в объектив 1. Определяют ее любый известным способом, например, методом фокэльного пятна, т,е. отражают часть пучка на фотопленку или другой приемник, установленный в фокальной плоскости дополнительного измерительного сферического объектива, затем изображение дальней зоны фотометрируют, определяют изофоты (линии равной интенсивности), выбирают изофоту порогового значения. Предпочтительно выбирают это значение так, чтобы ширина ограниченной части Q дальнопольной картины была близка, но несколько больше угловой ширины выходной диаграммы направленности. Иэображение дальней зоны можно, например, обработать с помощью матрицы приемников и многомерного анализатора, так что операция определения 0 и все последующие расчетные операции проводятся Hà ЭВМ по заданной программе, На фиг. 2 показано в качестве примера поперечное сечение пучка, излучаемого нестоучивым телескопическим резонатором с квадратными зеркалами, на фиг. 3 — соответствующий Фурье-образ пучка, (дальняя зона), Х и У вЂ” координаты, перпендикулярные оси пучка и параллельные сторонам сечения пучка. Цифры у изофот- относительный уровень (на 1 принят максимум).

На фиг..3 — дальняя эона, ограниченная изофотой (0,2). В ограниченной таким образом картине 0 находят медиану распределения, т.е. линию по обе стороны которой

SQ1l(q)dq = f l(q)dq, где l(q) — интенсивность в точке q. 01+ Qz = 0 части площади зоны Q, ограниченные выбранной изофотой и медианой. Иэ лножествэ медиан, удов10

45 летворяющих укаэанному условию и наклоненных под разными углами к поперечным осям Х и У, выбирают ту, для которой минимален l(q) (q)dq, где

Т(ц) — длина перпендикуляра, опущенного из точки q на медиану. На фиг. 3 это медиана е1, m2, наклоненная под углом

Р к оси Х. Если. дальнопольная картина имеет зеркальную симметрию, то эта медиана проходит через максимум интенсивности в направлении максимальной натянутости картины Q. Затем с помощью обьективов поворачивают фокальные иэображения вокруг оси пучка так, чтобы одно из них образовало тот же угол P c осью Х, что и найденная медиана, Для этого, например, поворачивают цилиндрическую линзу входного и выходного анаморфотов вокруг оси пучка так, чтобы образующая линзы была расположена по найденному направлению, а щели диафрагм совмещают с повернутыми изображениями.

Формула изобретения

Способ сужения диаграммы направленности лазерного пучка. заключающийся в том, что пропускают пучок через пространственный фильтр. содержащий софокусные объективы;анаморфоты и две щелевые диафрагмы, расположенные ортогонально в фокальных плоскостях и ориентированные по главным сечениям объективов-анаморфотов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона мощностей используемых лазеров с осенесимметричной стабильной во времени диаграммой направленности, предварительно определяют направление медианы дальнопольного распределения интенсивности, для которой минимальна величина $gl ® Т Я dq; где 0 — площадь сечения пучка, зафиксированного в дальней зоне;

I (q ) — расстояние от точки q до медианы;

T(q ) — интенсивность в точке 0 сечения, и поворачивают пространственный фильтр так, чтобы главное сечение любого объектива-анаморфота совпадало с найденным направлением медианы.

Составитель А. Вольнов

Редактор О. Спесивых Техред M.Moðråíòàë Корректор M. Кучерявая

Заказ 2919 Тираж 327 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101