Экспериментальная оценка методов идентификации пространственных распределений интенсивности лазерных пучков

При создании и сертификации источников лазерного излучения необходимо знать характеристику, определяющую сходство пространственных распределений интенсивности излучаемых пучков с гауссовым распределением. Такой характеристикой служит известная числовая мера М². Однако на практике для расширения знаний о параметрах лазерного пучка требуются дополнительные меры, позволяющие оценивать сходство пространственного распределения его интенсивности не только с гауссовым, но и с произвольно заданным распределением. Авторами ранее разработаны методы идентификации на основе таких мер, позволяющие устранить недостатки меры М ². Для подтверждения правильности теоретических выводов экспериментально оценены четыре метода идентификации пространственных распределений интенсивности лазерных пучков твердотельного импульсного источника лазерного излучения LS-2131M-10-SHG-MN (Белоруссия). Пространственные распределения интенсивности излучаемых пучков сравнены с гауссовым распределением. С помощью предложенных дополнительных мер, в отличие от меры М ², можно проводить идентификацию в реальном времени. В экспериментах использован разработанный во Всероссийском научно-исследовательском институте оптико-физических измерений макет средства измерений пространственного распределения интенсивности лазерного пучка с многоэлементным измерительным преобразователем Contrastech Mars 4100-904100-90 (Китай) и компьютером со встроенной программой идентификации пространственных распределений лазерных пучков. Экспериментально установлено, что меры идентификации характеризуются высокой чувствительностью к изменению формы пространственного распределения интенсивности лазерного пучка и могут быть полезным инструментом при настройке лазерных источников в реальном времени.

1. Lingqiang Meng, Qingqing Kong, Kunhao Ji et al. Characterization of beam quality of unstable laser beams with the multiple hyperbolas method. Results in Physics, 12, 38–45 (2019). https://doi.org/10.1016/j.rinp.2018.11.044

2. Hinton R. Laser Beam Quality: Beam propagation and quality factors: A primer. Laser Focus World, 55(07) (2019). https://www.laserfocusworld.com/lasers-sources/article/14036821/beam-propagation-and-quality-factors-a-primer

3. Потёмкин А. К., Хазанов Е. А. Вычисление параметра М2 лазерных пучков методом моментов. Квантовая электроника, 35(11), 1042–1044 (2005).

4. Mejias P. M, Martinez-Herrero R., Piquero G., Movilla J. M. Parametric characterization of the spatial structure of nonuniformly polarized laser beams. Progress in Quantum Electronics, 26(2), 65–130 (2002). https://doi.org/10.1016/S0079-6727(02)00003-4

5. Райцин А. М., Улановский М. В. Применение логарифмического момента распределения интенсивности в качестве альтернативы коэффициенту распространения лазерного пучка. Измерительная техника, (6), 30–32 (2015). https://www.elibrary.ru/tymomd

6. Райцин А. М., Улановский М. В. Основы идентификации пространственных распределений интенсивности лазерных пучков. Измерительная техника, (4), 30–36 (2022). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-4-30-36 ; https://www.elibrary.ru/grbzpr

7. Цыпкин Я. З. Информационная теория идентификации. Физматлит, Москва (1995).

8. Райцин А. М. Кумулянтный метод идентификации пространственных распределений интенсивности лазерного пучка. Измерительная техника, 73(8), 22–29 (2024). https://doi.org/10.32446/03681025it.2024-8-22-29 ; https://elibrary.ru/lopiex

9. Безуглов Д. А., Швидченко С. А. Кумулянтный метод определения закона распределения. Наукоёмкие технологии в космических исследованиях Земли, 3(1), 11–14 (2011). https://www.elibrary.ru/tfokyr

10. Григорьянц А. Г., Васильцов В. В. Пространственная структура излучения мощных волноводных волоконных лазеров для технологий. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана, 6(6), 5–33 (2012). https://elibrary.ru/owvhvi

11. Иванов В. С., Золотаревский Ю. М., Котюк А. Ф. и др. Основы оптической радиометрии. Под ред. проф. А. Ф. Котюка. Физматлит, Москва (2003).