Спосіб вимірювання довжини хвилі лазерного випромінювання

Наши партнеры ArtmMisto

Використання - винахід відноситься до вимірювальної техніки. Суть полягає в тому, що спосіб вимірювання довжини хвилі лазерного випромінювання заснований на формуванні інтерференційної картини і її аналізі. При цьому формують багатопроменеву интерференционную картину у вигляді системи вузьких равностоящих штрихів на поверхні, що відбиває пластини, встановленої в резонатор лазера, шляхом повороту зазначеної платівкою лазерного променя на кут і по куту повороту a і періоду d штриховий інтерференційної картини визначають довжину хвилі лазерного випромінювання. 1 мул.

Винахід відноситься до вимірювальної техніки, зокрема, до інтерференційної спектроскопії лазерного випромінювання.

Відомий інтерференційний спосіб вимірювання довжини хвилі на основі інтерферометрів Фабрі-Перо, керованих ЕОМ [1] включає отримання інтерференційної картини для еталонного і досліджуваного джерел за допомогою інтерферометрів Фабрі-Перо, реєстрацію її за допомогою фотодіодною лінійки і обчислення довжини хвилі за відомим алгоритмом. Відомий спосіб має вузький спектральний діапазон вимірювань, недостатній динамічний діапазон інтенсивностей випромінювання, обмежений, зокрема, променевої міцністю відображають покриттів интерферометров, і складний в технічній реалізації, оскільки необхідні сувора термостабилизация і герметизація интерферометров, а також наявність еталонного джерела для їх калібрування. Найбільш близьким до заявляється є спосіб вимірювання довжини хвилі монохроматичного випромінювання [2] згідно з яким интерферометр висвітлюють випромінюваннями еталонного і вимірюваного джерел, виробляють одночасний рахунок інтерференційних смуг еталонного і вимірюваного випромінювань між усіма збігами в усьому інтервалі рахунку, фіксують результати рахунки числа інтерференційних смуг від еталонного Ре і від вимірюваного Рі джерел між збігами, найближчими до центру і групи рівновіддалених збігів на початку і кінці рахунки. Вимірювати довжину хвилі і знаходять за формулою , де е довжина хвилі випромінювання еталонного джерела. Відомий спосіб має вузький спектральний діапазон вимірювань, обмежений можливостями інтерферометра зі змінною різницею ходу, недостатній динамічний діапазон інтенсивностей випромінювання, обмежений променевої міцністю відображають покриттів інтерферометра, складний в технічній реалізації через необхідність мати еталонний джерело випромінювання і, як наслідок, необхідності аналізувати складну інтерференційну картину, яка є результатом накладення двох інтерференційних полів від еталонного і вимірюваного джерельно випромінювання. В основу винаходу покладена задача створення такого способу вимірювання довжини хвилі лазерного випромінювання, який забезпечив би розширення спектрального діапазону вимірювань, динамічного діапазону інтенсивностей випромінення, що вимірюється і дозволив би спростити технічну реалізацію вимірювань. Це завдання вирішується таким чином, що при реалізації способу вимірювання довжини хвилі лазерного випромінювання, що включає формування інтерференційної картини і її аналізу, формують багатопроменеву интерференционную картину у вигляді системи вузьких равностоящих штрихів на поверхні, що відбиває пластинки, встановленої в резонатор лазера, шляхом повороту зазначеної платівкою лазерного променя і по куту повороту і періоду штриховий інтерференційної картини визначають довжину хвилі лазерного випромінювання. Сутність запропонованого способу вимірювання довжини хвилі лазерного випромінювання полягає в наступному. У резонаторі лазера, довжину хвилі випромінювання якого необхідно виміряти, встановлюють високоотражающую (дзеркальну) пластинку, яка використовується в якості поворотного дзеркала. Поверхня, що відбиває пластинки може бути попередньо покрита високоотражающім, в тому числі світлочутливим шаром. Платівку встановлюють в резонаторі лазера так, що на її поверхні, що відбиває формується і фіксується інтерференційна картина, що представляє собою періодичну структуру в вигляді системи рівновіддалених вузьких штрихів, яка виходить в результаті повороту платівкою лазерного променя на кут , Обираний в діапазоні 0 . Вимірюють цей кут і період d отриманої штриховий картини і за ними визначають довжину хвилі лазерного випромінювання за відомою для такого типу інтерференції формулою: l = 2d sin ( / 2). Якщо потужність лазерного випромінювання велика і його щільність потужності в інтерференційних максимумах перевищує порогову щільність променевої поверхневої міцності матеріалу поворотною пластинки, то інтерференційна картина фіксується на її поверхні, що відбиває у вигляді вузьких штрихових слідів теплового руйнування поверхні, що відбиває, зокрема, тонкошарового металевого покриття. Якщо ж потужність лазерного випромінювання мала, то інтерференційна картина фіксується у вигляді вузьких штрихів засвічення інтерференційними максимумами світлочутливого шару, яким покривається поверхня, що відбиває пластинки. В результаті істотно розширюється динамічний діапазон інтенсивностей досліджуваного випромінювання. Надалі винахід пояснюється описом конкретного варіанту його здійснення і прикладеним кресленням, де, відповідно до винаходу, показана оптична схема реалізації запропонованого способу. Вона включає активне середовище досліджуваного лазера 1, глухе дзеркала резонатора 2, поворотну пластину 3, кінцеві дзеркало резонатора 4. Пропонований спосіб вимірювання довжини хвилі лазерного випромінювання випробуваний на базі Теа-лазера на СО2, що працює на лінії Р20 молекули СО2, якій відповідає довжина хвилі випромінювання = 10,5910 мкм, а також на базі імпульсного лазера на силикатном неодимовому склі з довжиною хвилі випромінювання 1,06 мкм. Резонатор Теа-лазера на СО2 утворений сферичним дзеркалом 2 з нержавіючої сталі з радіусом кривизни 10 м. В якості кінцевого дзеркала 4 використано плоске дзеркало з міді. Поворотним дзеркалом 3 служила плоска полірована пластинка зі скла К-8 з напилень на неї плівкою алюмінію завтовшки , Яка грала роль високоотражающего світлочутливого шару. Кут повороту лазерного променя встановлювався рівним 2o. При щільності потужності в імпульсі лазерного випромінювання 100 МВт / см2 на поверхні, що відбиває поворотного дзеркала 3 формувалася періодична структура у вигляді системи різких паралельних равностоящих штрихів шириною 0,3 мкм з періодом d 303,4 мкм. У цих умовах обчислена за формулою l = 2d sin ( / 2) / 2 довжина хвилі лазерного випромінювання виявилася рівною l = 10,5901, а відносна похибка вимірювання склала 0,03% У разі лазера на склі з неодимом резонатор був утворений увігнутим сферичним дзеркалом 2 з коефіцієнтом відображення 100% і радіусом кривизни 2, 5 м. Вихідним дзеркалом 4 служила плоскопаралельна пластинка, на яку нанесено багатошарове діелектричне покриття з коефіцієнтом відображення 65% Використання вільної генерації такої лазер забезпечував імпульси випромінювання тривалістю 0,5 мс і енергією 5 Дж. Поворотний дзеркало 3 у вигляді п лоскопараллельной пластинки зі скла К-8 з напилень плівкою алюмінію завтовшки встановлювалося між активним елементом 1 лазера і кінцевим дзеркалом 4. Кут пороти лазерного променя встановлювався рівним 3o. При цьому на алюмінієвій планці поворотного дзеркала 3 фіксувалася чітка періодична штриховая картина з періодом d 20,2 мкм і шириною штриха <0,3 мкм. Виміряна в цих умовах довжина хвилі випромінювання виявилася рівною 1,0601 мкм, а відносна похибка вимірювання склала 0,15% Необхідно зауважити, що якщо вимірювати період штриховий структури з великою точністю, наприклад, з точністю до другого знака після коми, то відносна похибка визначення довжини хвилі лазерного випромінювання відповідно зменшиться. Джерела інформації: 1. A. Fisher et al. "Computer Controlled Fabry-Perot wavemeter". Opt. Commun. V. 39, N 5, 1981, p. 277 282. 2. Авторське свідоцтво СРСР N 1026538, МКИ G 01 J 9/02, 1981.

формула винаходу

Спосіб вимірювання довжини хвилі лазерного випромінювання, що включає формування інтерференційної картини лазерного випромінювання і її аналіз, який відрізняється тим, що в резонатор лазера встановлюють відображає пластину, на поверхні, що відбиває якої формують багатопроменеву интерференционную картину у вигляді системи вузьких рівновіддалених штрихів шляхом повороту зазначеної платівкою лазерного променя, і по куту повороту і періоду d штриховий інтерференційної картини визначає довжину хвилі l лазерного випромінювання за формулою l = 2dsin ( /2)./2

МАЛЮНКИ