izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2022-4-30-36izmertech-1565Research ArticleОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯOPTICOPHYSICAL MEASUREMENTSОсновы идентификации пространственных распределений интенсивности лазерных пучковBases for identifcation of spatial distribution of intensity laser beamshttps://orcid.org/0000-0003-3148-4469РайцинА. М.RaitsinA. M.

Аркадий Михайлович Райцин

Москва

Arkady M. Raitsin

Moscow

arcadiyram@rambler.ruУлановскийМ. В.UlanovskiiM. V.

Михаил Владимирович Улановский

Москва

Michael V. Ulanovskii

Moscow

ulanovsky1946@mail.ruМосковский технический университет связи и информатикиРоссияMoscow Technical University of Communications and InformaticsRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измеренийРоссияAll-Russian Research Institute of Optical and Physical MeasurementsRussian Federation202229042023043036Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1565

Изложены основы идентификации пространственных распределений интенсивности лазерных пучков. Указанная идентификация имеет существенное значение при сертификации лазерных источников. Задача идентификации заключается в оценке сходства распределения интенсивности излучаемого поля с заданным (расчётным) распределением. Предложена методология идентификации пространственных распределений интенсивности лазерных пучков. Для формирования мер сходства распределения интенсивности излучаемого поля с произвольно заданным распределением разработан математический аппарат, основанный на функциональных неравенствах. Рассмотрены различные меры сходства, проведено сравнение ряда пространственных распределений интенсивности с гауссовым и равномерным распределениями интенсивности в зависимости от динамического диапазона средства идентификации. Показана чувствительность мер сходства к форме распределения интенсивности излучаемого поля. Доказано, что такие известные характеристики, как аберрационный фактор и коэффициент распространения лазерного пучка являются частными случаями мер, основанных на решениях функциональных неравенств.

The fundamentals of identification of spatial distributions of laser beam intensity are presented. This identification is essential for the certification of laser sources. The task of identification is to assess the similarity of the distribution of the intensity of the radiated field with a given (calculated) distribution. A methodology for identifying spatial distributions of laser beam intensity is proposed. To form measures of similarity of the intensity distribution of the radiated field with an arbitrarily given distribution, a mathematical apparatus based on functional inequalities has been developed. Various measures of similarity are considered, a number of spatial intensity distributions are compared with Gaussian and uniform intensity distributions depending on the dynamic range of the identification tool. The sensitivity of similarity measures to the shape of the intensity distribution of the emitted field is shown. It is proved that such well-known characteristics as the aberration factor and the propagation coefficient of the laser beam are special cases of measures based on solutions of functional inequalities.

интенсивность лазерного излученияидентификация пространственных распределений интенсивностимера сходствасертификация лазерных источниковгауссово распределениеравномерное распределениеаберрационный факторкоэффициент распространения лазерного пучкаintensity of laser radiationidentification of spatial intensity distributionsmeasure of similaritycertification of laser sourcesGaussian distributionuniform distributionaberration factorlaser beam propagation coefficientReferencesАнаньев Ю. А. Оптические резонаторы и лазерные пучки. М.: Наука, 1990. 264 с.Anan’ev Yu. A., Opticheskie rezonatory i lazernye puchki, Moscow, Nauka Publ., 1990, 264 р. (In Russ.)Мацак И. С., Кудрявцев Е. М., Тугаенко В. Ю. Моделирование погрешностей измерений диаметра широкоапертурного лазерного пучка c плоским профилем // Компьютерные исследования и моделирование. 2015. Т. 7. № 1. С. 113–124. https://doi.org/10.20537/2076-7633-2015-7-1-113-124Matsak I. S., Kudryavtsev E. M., Tugaenko V. Yu., Modelling diameter measurement errors of a wide-aperture laser beam with fl at profi le, Computer Research and Modeling, 2015, vol. 7, no. 1, pp. 113– 124. (In Russ.) https://doi.org/10.20537/2076-7633-2015-7-1-113-124Мацак И. С., Тугаенко В. Ю., Сергеев Е. С. Метод измерения диаметра широкоапертурного пучка лазерного излучения // Метрология. 2014. № 4. C. 13–24.Matsak I. S., Tugaenko V. Yu., Sergeev E. S., Measurement Techniques, 2014, vol. 57, no. 6, pp. 651–657. https://doi.org/10.1007/s11018-014-0514-0Ji-chuan Xing, Yan Song, Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering, 2012, 8417. https://doi.org/10.1117/12.976829Ji-chuan Xing, Yan Song, Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering, 2012, 8417. https://doi.org/10.1117/12.976829Райцин А. М., Улановский М. В. Применение логарифмического момента распределения интенсивности в качестве альтернативы коэффициенту распространения лазерного пучка // Измерительная техника. 2015. № 6. С. 30–32. 36 Измерительная техника № 4, 2022Raitsin A. M., Ulanovskii M. V., Measurement Techniques, 2015, vol. 58, no. 6, pp. 630–633. https://doi.org/10.1007/s11018-015-0766-3Каспаров В. М., Райцин А. М., Улановский М. В. Методы идентификации пространственных распределений интенсивности лазерных пучков // Измерительная техника. 2017. № 2. С. 36–40.Kasparov V. M., Raitsin A. M., Ulanovskii M. V., Measurement Techniques, 2017, vol. 59, no. 10, pp. 1078–1083. https://doi.org/10.1007/s11018-017-1095-5Райцин А. М. Новая интегральная характеристика степени отличия пространственного распределения лазерногоRaitsin A. M., Measurement Techniques, 2011, vol. 54, no. 2, pp. 162–169. https://doi.org/10.1007/s11018-011-9700-5пучка от распределения Гаусса // Измерительная техника. 2011. № 2. С. 36–40.Bezuglov D. A., Shvidchenko S. A., Kumulyantnyi metod opredeleniya zakona raspredeleniya, H&ES Research – Naukoemkie tekhnologii v kosmicheskikh issledovaniyakh Zemli, 2011, no. 1, pp. 11–14. (In Russ.)Безуглов Д. А., Швидченко С. А. Кумулянтный метод определения закона распределения // H&ES Research – Наукоёмкие технологии в космических исследованиях Земли. 2011. № 1. С. 11–14.Tsypkin Ya. Z., Informatsionnaya teoriya identifi katsii, Moscow, Nauka Fizmatlit Publ., 1995, 336 p. (In Russ.)Цыпкин Я. З. Информационная теория идентификации М.: Наука Физматлит, 1995. 336 c.Gulamov A. A., Formirovanie supergaussovykh puchkov, Uchenye zapiski, Ehlektronnyi nauchnyi zhurnal Kurskogo Gosudarstvennogo universiteta, 2006, no. 1, pp. 59–70. (In Russ.)Гуламов А. А. Формирование супергауссовых пучков // Учёные записки. Электронный научный журнал Курского Государственного университета. 2006. № 1. С. 59–70.Potemkin A. K. et al., Quantum Electronics, 2005, no. 35 (11), 1042. http://dx.doi.org/10.1070/QE2005v035n11ABEH012788Потёмкин А. К., Хазанов Е. А. Вычисление параметра М2 лазерных пучков методом моментов // Квантовая электроника. 2005. Т. 35. № 11. С. 1042–1044Потёмкин А. К., Хазанов Е. А. Вычисление параметра М2 лазерных пучков методом моментов // Квантовая электроника. 2005. Т. 35. № 11. С. 1042–1044

The authors declare that there are no conflicts of interest present.