МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ФОКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ ФОКУСИРУЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ

При изготовлении лазерных систем часто измеряют характеристики лазерного излучения по методу фокального пятна, для которого необходимо установить систему регистрации в фокальной плоскости фокусирующего компонента. Целью данной работы являлась разработка нового принципа установки матричного фотоприемника в фокальную плоскость фокусирующего компонента и лазерного излучателя для реализации предложенного метода в измерительном приборе.

В предложенном методе несколько пучков фокусируются положительной линзой, при этом оси падающих пучков параллельны ее оптической оси. Задача нахождения фокальной плоскости сводится к продольной подвижке фотоприемника для определения плоскости, перпендикулярной оптической оси линзы и содержащей точку пересечения осей пучков. Лазерный излучатель построен на основе продольной диодной накачки и микрочип-конфигурации резонатора, особенностью которого является фокусировка излучения от каждого лазерного диода в отдельную зону активного элемента. За счет прокачки независимых областей активного элемента, для которых зеркала резонатора являются общими, реализуется генерация лазерных пучков с параллельными осями.

Теоретически показано, что при использовании современных анализаторов лазерного излучения обеспечивается определение положения фокальной плоскости с точностью не менее 1 %. Предложенный непрерывный лазер генерировал в спектральной области около 1 мкм два осесимметричных пучка с расходимостью около 10 мрад и Гауссовым профилем интенсивности, оси которых параллельны между собой. Регулировка тока питания лазерных диодов накачки позволяла изменять мощность каждого генерируемого пучка от 100 мВт до 1,5 Вт при сохранении пространственных характеристик генерируемого излучения. Расстояние между генерируемыми пучками может варьироваться от 0,5 до 5 мм.

Предложен метод определения положения фокальной плоскости фокусирующего компонента при использовании матричного фотоприемника и нескольких световых пучков, оси которых параллельны оптической оси фокусирующего компонента без применения дополнительных оптических устройств. Продемонстрирован лазерный излучатель для реализации предложенного метода в измерительном приборе, который не требует прецизионных механических устройств и значительно сократит время проведения измерения. Характеристики генерируемого излучения позволяют обеспечить определение положения фокальной плоскости с точностью не менее 1 %. Габаритные размеры излучателя составили 70 × 40 × 40 мм3 , энергопотребление – менее 7 Вт на каждый пучок. 

1. Eichler, J. Laser / J. Eichler. – Berlin : SpringerVerlag, 2006. – 440 с.

2. Paschotta, R. Field Guide to Lasers / R. Paschotta. – Washington : SPIE, 2008. – 140 с.

3. Афанасьев, В.А. Оптические измерения / В.А. Афанасьев ; под ред. Д.Т. Пуряева. – 3-е изд. – М. : Высш. школа, 1981. – 229 с.

4. Креопалова, Г.В. Оптические измерения / Г.В. Креопалова, Н.Л. Лазарева, Д.Т. Пуряев ; под общ. ред. Д.Т. Пуряева. – М. : Машиностроение, 1987. – 264 с.

5. Способ определения положения фокальной плоскости объектива и устройство для его осуществления : а. с. 1080053 СССР, МКИ5 G 01 M 11/00 / П.А. Санников ; № 3369921 ; заявл. 25.12.81; опубл. 15.03.84 // Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий. – 1984. – № 10. – 4 с.

6. Способ определения положения фокальной плоскости объектива : а. с. 1585703 СССР, МКИ5 G 01 M 11/02 / О.В. Рожков, А.П. Тимашов, Л.Н. Тимашова, А.П. Мальков, Л.А. Борис ; № 4602705 ; заявл. 05.11.88; опубл. 15.08.90 // Государственный комитет по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР. – 1990. – № 30. – 4 с.

7. Устройство для контроля положения фокальной плоскости объектива : а. с. 1643972 СССР, МКИ5 G 01 M 11/00 / И.М. Прибыловский ; № 4656918 ; заявл. 24.01.89 ; опубл. 23.04.91 // Государственный комитет по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР. – 1991. – № 15. – 3 с.

8. Заказнов, Н.П. Теория оптических систем / Н.П. Заказнов, С.И. Кирюшин, В.И. Кузичев. – 3-е изд. – М. : Машиностроение, 1992. – 448 с.

9. Laser Power & Energy Measurement. Laser Beam Analysis : каталог (англ.). – OPHIR Photonics, 2015. – 250 с.