SU1448838A1

SU1448838A1 - Opto-acoustic method of measuring energy parameters of pulsed laser radiation

Info

Publication number: SU1448838A1
Application number: SU864033114A
Authority: SU
Inventors: В.В. Воробьев; А.С. Гурвич; В.А. Мякинин
Original assignee: Институт Физики Атмосферы Ан Ссср
Priority date: 1986-12-30
Filing date: 1986-12-30
Publication date: 1990-09-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл определени энергетических параметров импульсного лазерjHoro излучени . Цель - расширение числа измер емых дистанционным спосог бом параметров..Измер ют акустичес- . кое давление, генерируемое оптичес- кнм импульсом в среде с известным коэффициентом поглощени . Три датчика акустического давлени располагают по окружности на равных угло- Bbtx рассто ни х. Внутрь окружности направл ют импульс излучени и дат чикамм регистрируют измерение акус- тического давленн от времени. По измеренному значению акустического давлени вычисл ют энергию импульса излучени и распределение энергии в сечении пучка, а также координаты энергетического центра т жести. Изобретение позвол ет проводить измере и нн энергетических параметров импульсов излучени без искажени пучка и повысить информативность измерений . 2 ил. The invention relates to a measurement technique and can be used to determine the energy parameters of a pulsed laser radiation. The goal is to increase the number of parameters measured by remote sensing..The acoustic parameters are measured. pressure generated by an optical pulse in a medium with a known absorption coefficient. Three acoustic pressure sensors are positioned circumferentially at equal angles to the Bbtx distance. A radiation pulse is directed inside the circle, and sensors measure the acoustic pressure measurement from time to time. From the measured value of the acoustic pressure, the energy of the radiation pulse and the energy distribution in the beam section, as well as the coordinates of the energy center of gravity are calculated. The invention makes it possible to measure and monitor the energy parameters of radiation pulses without distorting the beam and to increase the information content of the measurements. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к измёрию тельной технике и может быть использовано ,дл измерени эиергетичейкйэ характеристик лазерного излучени . The invention relates to a measuring technique and can be used to measure the energy characteristics of laser radiation.

Целью изобретени вл етс расширение числа измер емых параметров дкстакционттым способом.The aim of the invention is to expand the number of measured parameters in a clockwise manner.

На прадставлена схема дл реализации оптоакустического способа 10 измерений; на фиг.2 схема дл оп- ; ределени 3HepreTH4fecKcro центра т - жестиоA detailed diagram is presented for implementing an optoacoustic method of 10 measurements; Figure 2 is a schematic for op; 3HepreTH4fecKcro center definitions - t

На фнг. и 2 показаны датчики , 2s3 акустич.ёского давлени , которые 15 располагают по окружности .на равных угловых рассто ни х и измер емый 4 лазера, распростран ющийс -внутри .этой окружности.On fng. and 2 shows sensors, 2s3 acoustic pressures, which 15 are located around a circle at equal angular distances and measured by 4 lasers, propagating from inside this circle.

Способ реализуетс следующим - 20 образом. Импульс оптического излуче- НИ) направл ют в среду с известным коэффициентом поглощени . В среде под действием оптического импульса БозС5уждаютс акустические колебани 25 среды. Датчики измер ют изменение акустического давлени во времени PCiijt), по которому вычисл ют энер гшо импульса излучени ., распределение плотности энергии Е(р).по се- 30 ченио пучка и координаты энергети- ческого центра т жести. Энергию им- пульса излучени вычисл ют по форму- леThe method is implemented as follows. The pulse of optical radiation is directed to a medium with a known absorption coefficient. In a medium under the action of an optical pulse, BoseC5 acoustic oscillations 25 of the medium are induced. The sensors measure the change in acoustic pressure over time (PCiijt), from which the energy of the radiation pulse is calculated, the energy density distribution E (p) over the cross section of the beam, and the coordinates of the energy center of gravity. The energy of the radiation pulse is calculated by the formula

--Г |j i J (Р )--Г | j i J (Р)

где ы(о,п)-4и 5 dt /о f|,2 where y (o, p) -4 and 5 dt / o f |, 2

ф Лжци , пропорциональна интегралу от плотности энергии J - радиус окружности с центром в точке распо лолс .ени датчика 1f Ljtsi, proportional to the integral of the energy density J - the radius of the circle with the center at the location of the sensor 1

) I . V) I. V

посто нна , пропорциональна коэффициенту поглощени среды; И скорость звука в среде; Ср и GV теп лоемкость среды при посто нном объеме и давлении , коэч.лфициент поглощени среды на измер емой длине волны; п ° 1,2,3 количество датчиков акустического давлени .constant, proportional to the absorption coefficient of the medium; And the speed of sound in the environment; Cf and GV is the heat capacity of the medium at a constant volume and pressure, the absorption coefficient of the medium at the measured wavelength; n ° 1,2,3 number of acoustic pressure sensors.

Координаты центра т жести пучка определ ют как координаты точки пересечени медиан треугольника, вер- шинами которого вл ютс точки пересечени окружностей радиусов Rh.,The coordinates of the center of gravity of a beam are defined as the coordinates of the intersection point of the medians of a triangle whose vertices are the intersection points of circles of radii Rh.

R« -|- I (p.n)dp.R "- | - I (p.n) dp.

проведенных из точек наблюдени . Радиус дл каждого датчика п вычисл ют по формулеconducted from observation points. The radius for each sensor n is calculated by the formula

се se

Путем несложных геометрических построений определ ют величину г - рассто ние от датчика п до энергетического центра т жести пучка. Принима положение одного из датчиков за начало координат, по полученным величинам R f, и Г|, определ ют координаты вергаин треугольника - энергетический центр т жести пучка. В этой же системе координат по измеренным значени м акустического давлени P(n,t), использу методы вычислительной томографии, восстанавливают распределение энергии в сечении пучка Е (j)) 5 вьр-5ислив интегралBy simple geometric constructions, the value of r is determined - the distance from the sensor n to the energy center of the beam gravity. Taking the position of one of the sensors as the origin, using the obtained R f and G | values, the coordinates of the vergain of the triangle, the energy center of the beam body, are determined. In the same coordinate system, the measured values of the acoustic pressure P (n, t), using computational tomography methods, restore the energy distribution in the beam section E (j)) 5 bp-5 pour the integral

f 2fK .(f 2fK. (

.F(-pj .L,.F (-pj .L,

где F () (г„ч-рУ(г„ + Pi « Ut.where F () (r „h-rU (r„ + Pi “Ut.

Изобретение позвол ет расширить информативность дистанционных измерений энергетических параметров лазерного излучени и исключить пространственно-временные искажени пучка излучени .The invention makes it possible to expand the information content of remote measurements of the energy parameters of laser radiation and to exclude space-time distortions of the radiation beam.

Claims

Invention Formula

An optoacoustic method for measuring the energy parameters of pulsed laser radiation, which includes recording using acoustic sensors generated by the measured beam in a medium with a known absorption coefficient, characterized in that, in order to increase the number of measured parameters by remote sensing, at least three sensors Circumferenced at equal angular distances x :, they transmit measured radiation inside this area: -;; each sensor registers the time dependence of the acoustic signal The energy of the pulse, the distribution of the energy density over the beam cross section, and the position of its energy center are determined by these dependences.

/

U9. f