RU4183U1

RU4183U1 - DEVICE FOR MEASURING A LASER RADIATION BEAM

Info

Publication number: RU4183U1
Application number: RU95120254/20U
Authority: RU
Inventors: А.Н. Кравец; А.С. Крайнов; А.В. Федин
Original assignee: Ковровский технологический институт
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1997-05-16

Abstract

Устройство для измерения диаметра пучка лазерного излучения, содержащее приемник излучения и механизм перемещения его апертурной части по сечению лазерного пучка, отличающееся тем, что оно снабжено световодом, один из торцов которого соединен с приемником излучения, а другой установлен в держателе, связанном с механизмом перемещения его апертурной части.A device for measuring the diameter of a laser beam, containing a radiation receiver and a mechanism for moving its aperture along the laser beam cross section, characterized in that it is equipped with a light guide, one of the ends of which is connected to the radiation receiver, and the other is mounted in a holder associated with its movement mechanism aperture part.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к аппаратуре для измерения характеристик лазерных пучков.The utility model relates to measuring equipment, namely to equipment for measuring the characteristics of laser beams.

Известно устройство для измерения диаметра пучка лазерного излучения в широком спектральном диапазоне (ГОСТ 26086-84. Лазеры. Методы измерения диаметра пучка и энергетической расходимости лазерного излучения), содержащее приемник излучения и набор калиброванных диафрагм различного диаметра. Измерение диаметра пучка осуществляют подбором соответствующей диафрагмы. За диаметр пучка лазерного излучения принимают диаметр диафрагмы, соответствующей уровню энергии (мощности), указанному в стандщ)тах или технических условиях на лазеры конкретных типов.A device is known for measuring the diameter of a laser beam in a wide spectral range (GOST 26086-84. Lasers. Methods for measuring the beam diameter and energy divergence of laser radiation), comprising a radiation receiver and a set of calibrated diaphragms of different diameters. The measurement of the diameter of the beam is carried out by selecting the appropriate diaphragm. The diameter of the laser beam is the diameter of the diaphragm corresponding to the energy level (power) specified in the standard or technical conditions for specific types of lasers.

К недостаткам такого устройства следует отнести невысокую точность измерений диаметра лазерного пучка (в интервале ±24%); сложность юстировки (необходимо добиться попадания пучка лазерного излучения в центральную часть диафрагмы); длительность измерительного цикла (измерения проводят не менее, чем при пяти различных диаметрах диафрагмы); сложность обработки информации (необходимо проводить аппроксимацию полученных данных); зависимость результатов измерений от изменения интенсивности лазерного излучения.The disadvantages of such a device include the low accuracy of measuring the diameter of the laser beam (in the range of ± 24%); the complexity of the adjustment (it is necessary to get the laser beam into the central part of the diaphragm); the duration of the measurement cycle (measurements are carried out not less than five different diameters of the diaphragm); complexity of information processing (it is necessary to approximate the data obtained); dependence of measurement results on changes in the intensity of laser radiation.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для измерения диаметра пучка лазерного излучения (А.С. 980509 СССР МКИ H01S3/00 1983г.), содержащее подвижную прямоугольную диафрагму, механизм перемещения диафрагмы, приемник излучения в виде плоскопараллельной пироэлектрической пластины, на одну сторону которой нанесен сплошной электрод, а на противоположную сторону - электрод с прямоугольной перфораодей.The closest in technical essence to the proposed utility model is a device for measuring the diameter of a laser beam (AS 980509 USSR MKI H01S3 / 00 1983), containing a movable rectangular diaphragm, a diaphragm moving mechanism, a radiation receiver in the form of a plane-parallel pyroelectric plate, on one side of which a solid electrode is applied, and on the opposite side is an electrode with a rectangular perforation.

Измерение диаметра пучка осуществляется путем регистрации количества импульсов, поступивших на вход анализатора импульсов. При известном шаге перфорации q, за диаметр лазерного пучка принимают величину, определяемую соотношениемThe beam diameter is measured by recording the number of pulses received at the input of the pulse analyzer. At a known perforation step q, the value determined by the ratio

где п - число импульсов, поступивших на вход анализатора импульсов; q - шаг перфорации.where n is the number of pulses received at the input of the pulse analyzer; q is the perforation step.

Недостатками этого устройства являются большое количество приемников излучения, снижающих точность измерения диаметра пучка лазерного излучения; невысокая скорость информации из-за использования в качестве приемника пироэлектрического датчика и невозможность измерения диаметра пучка в фокусе объектива.The disadvantages of this device are a large number of radiation receivers that reduce the accuracy of measuring the diameter of the laser beam; low information speed due to the use of a pyroelectric sensor as a receiver and the inability to measure the beam diameter in the focus of the lens.

Целью изобретения является повышение точности измерений, скорости обработки информации и расширение диапазона измерений.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements, the speed of information processing and the expansion of the measurement range.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее приемник излучения и механизм перемещения его апертурной части по сечению лазерного пучка, снабжено световодом, один из торцев которого соединен с приемником излучения, а другой установлен в держателе, связанном с механизмом перемещения его апертурной части.This goal is achieved by the fact that a device containing a radiation receiver and a mechanism for moving its aperture along the laser beam cross section is equipped with a light guide, one of the ends of which is connected to the radiation receiver, and the other is mounted in a holder connected to the mechanism for moving its aperture.

d n-q,d n-q

в предлагаемом устройстве точность измерения пучка лазерного излучения выше, чем в прототипе, так как информация о диаметре пучка поступает непрерывно, а не дискретно. Поэтому в прототипе точность измерения ограничена шагом перфорации, а в предлагаемом устройстве диаметром световода. Поскольку шаг перфорации в 3-5 раз больше диаметра световода, предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность измерения.in the proposed device, the accuracy of measuring the laser beam is higher than in the prototype, since information on the diameter of the beam is received continuously, and not discretely. Therefore, in the prototype, the measurement accuracy is limited by the perforation pitch, and in the proposed device, the diameter of the fiber. Since the perforation step is 3-5 times larger than the diameter of the fiber, the proposed device provides higher measurement accuracy.

Использование световода в предлагаемом устройстве позволяет применить фотодиод или иной малоинерционный датчик излучения, что дает возможность увеличить скорость обработки информации, поскольку быстродействие фотодиода на несколько порядков выше, чем у пироэлектрического датчика. Кроме того, возможность использования в предлагаемом устройстве светодиода упрошдет процесс юстировки устройства, так как необходимо юстировать только входную часть световода, что также влияет на скорость обработки информации.The use of a fiber in the proposed device allows the use of a photodiode or other low-inertia radiation sensor, which makes it possible to increase the speed of information processing, since the speed of the photodiode is several orders of magnitude higher than that of a pyroelectric sensor. In addition, the possibility of using an LED in the proposed device will simplify the process of aligning the device, since it is necessary to align only the input part of the fiber, which also affects the speed of information processing.

Применение световода позволяет с помощью предлагаемого устройства измерять диаметр пучка в фокусе объектива, так как диаметр световода на порядок меньше по сравнению с диаметром измеряемого пучка. Измерение данного параметра с помошью прототипа невозможно, поскольку размер чувствительной, плошдцки и шаг перфорации соизмерим с характерным размером лазерного пучка в фокусе объектива.The use of the fiber allows using the proposed device to measure the diameter of the beam at the focus of the lens, since the diameter of the fiber is an order of magnitude smaller than the diameter of the measured beam. The measurement of this parameter with the help of the prototype is impossible, since the size of the sensitive surface and the perforation step are commensurate with the characteristic size of the laser beam in the focus of the lens.

На фигуре изображена функциональная схема устройства для измерения диаметра пучка лазерного излучения.The figure shows a functional diagram of a device for measuring the diameter of a laser beam.

Устройство содержит световод 1, механизм перемеш.ения 2, приемник сигнала 3, регистратор длительности сигнала 4. Приемная часть световода 1 закреплена в держателе 5, установленном на ме- 4 The device comprises a light guide 1, a mixing mechanism 2, a signal receiver 3, a signal duration recorder 4. The receiving part of the light guide 1 is fixed in a holder 5 mounted on

ханизме перемещения 2, Выходная часть световода 1 закреплена совместно с приемником излучения 3 в корпусе б. Устройство работает следуюпщм образом.the movement mechanism 2, The output part of the optical fiber 1 is fixed together with the radiation receiver 3 in the housing b. The device operates as follows.

Часть падающего пучка лазерного излучения диаметром D попадает в световод 1 диаметром d. В процессе движения входной части световода 1 с постоянной скоростью, обеспечиваемой механизмом перемещения 2, возмущение регистрируется приемником излучения 3. При поступлении излучения на приемник 3, последний вырабатьтает сигнал положительной или отрицательной полярнссти, который поступает на вход регистратора длительности сигнала 4. Для снижения инерционности приемника излучения в случае применения фотодиода, на него может быть подано смещающее напряжение от блока питания. Если скорость перемещения механизма 2 постоянна и составляет величину V, а время регистрации t, то с учетом диаметра световода d диаметр пучка будетPart of the incident laser beam of diameter D enters the fiber 1 with diameter d. During the movement of the input part of the fiber 1 with a constant speed provided by the movement mechanism 2, a disturbance is detected by the radiation receiver 3. When radiation arrives at the receiver 3, the latter produces a signal of positive or negative polarity, which is fed to the input of the recorder for signal duration 4. To reduce the inertia of the receiver radiation in the case of using a photodiode, bias voltage from the power supply can be applied to it. If the speed of movement of mechanism 2 is constant and amounts to V, and the recording time is t, then, taking into account the diameter of the fiber d, the beam diameter will be

АвторыAuthors

руководитель патентного подразделенияhead of patent department

D V-t - dD V-t - d

А.Н.КРАВЕЦ .- А.С.КРАЙНОВ А.В.ШЩНA.N. KRAVETS .- A.S. KRAINOV A.V.SHSCHN

Е.П.СЕРКИНАE.P.SERKINA

Claims

A device for measuring the diameter of a laser beam, containing a radiation receiver and a mechanism for moving its aperture along the laser beam cross section, characterized in that it is equipped with a light guide, one of the ends of which is connected to the radiation receiver, and the other is mounted in a holder associated with its movement mechanism aperture part.