Измерение диаметра пятна и расходимости пучка лазерного излучения теневым методом с использованием обобщённых параметров

Рассмотрены регламентированные действующими стандартами методы измерения расходимости пучка и диаметра эквивалентного круга в сечении пучка лазерного излучения. Показаны источники погрешности измерения распределения плотности мощности в сечении пучка лазерного излучения. Основной источник погрешности заключается в том, что при расчёте диаметра пятна распределения плотности мощности в сечении пучка лазерного излучения учитывается только часть площади распределения плотности мощности и измеряемое распределение плотности мощности не соответствует нормальному закону распределения, на котором основаны рекомендации стандарта. Предложен метод обработки результатов измерений теневым методом диаметра эквивалентного круга в распределении плотности мощности в сечении пучка лазерного излучения. Рассматриваемый метод основан на применении обобщённых параметров. Описана экспериментальная измерительная установка, которую можно использовать для контроля расходимости пучка излучения и диаметра эквивалентного круга в сечении лазерного пучка при серийном производстве лазеров. Представлены результаты обработки измерений расходимости пучка излучения серийного лазера предложенным методом. Рассчитано расхождение результатов измерений распределений плотности мощности теневым методом и методом сканирования щелью согласно рекомендациям действующего стандарта. Расхождение достигает 60 % в зависимости от формы измеряемого распределения плотности мощности. Предложенный метод обработки результатов измерений не требует сложного оборудования, имеет высокую чувствительность и пригоден для измерения распределения плотности мощности других источников излучения.

1. Леонов М. Б. Особенности разработки установок для измерения характеристик качества оптических систем видимого диапазона спектра // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 5. С. 11–16. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-05-11-16

2. Merlemis N., Kesidis A. L., Sianoudis I., European Journal of Physics, 2020, vol. 42, no. 1, 015304. https://doi.org/10.1088/1361-6404/abba01

3. Hedan S., Pop O., Valle V., Cottron M., Strain, 2011, vol. 47, no. 1, pp. e142–e147. https://doi.org/10.1111/j.1475-1305.2008.00594.x

4. Грязнов М. И. Обобщённые параметры непрерывного излучения. В кн.: Импульсная фотометрия. Л.: Машиностроение, 1985. Вып. 9. С. 26–29.

5. Kirgetov M. V., Kuvaldin E. V., Method of automatic measurement equivalent diameter of scattering circle and fi nding the plane of the best image in lens, Asian Basic and Applied Research Journal, 2019, no. 1(1), pp. 14–20, Article no. ABAARJ.96. URL: https://www.globalpresshub.com/index.php/ABAARJ/article/ view/741 (дата обращения: 04.10.2022).

6. Колпаков А. И., Райцин А. М., Улановский М. В. Прослеживаемость измерений энергетических параметров лазерного пучка // Измерительная техника. 2022. № 1. С. 35– 40. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-1-35-40

7. Райцин А. М., Фроловичев С. М. Условия корректных измерений характеристик лазерного пучка, основанных на определении начальных моментов пространственного распределения интенсивности // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2021. Т. 64. № 5. С. 410–418. https://doi.org/10.52452/00213462_2021_64_05_410

8. Райцин А. М., Улановский М. В. Методология корректных измерений пространственно-энергетических характеристик лазерных пучков // Метрология. 2021. № 2. С. 4–19.

9. Шульга А. А. Калиброванный ослабитель лазерного излучения // Сборник трудов XIII Международной конференции «Прикладная оптика-2018». Санкт-Петербург, 19–21 декабря 2018. Т. 2. С. 34–39.

10. Кувалдин Э. В., Шульга А. А. Калибровка измерителей мощности оптического излучения в широких пределах // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 12. С. 15–20. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-12-15-20