Измерение параметров лазерного излучения

Содержание

Слайд 2

Темы лекции Измерение параметров лазерного излучения

Темы лекции

Измерение параметров лазерного излучения

Слайд 3

Зачем нужно контролировать параметры лазерного излучения? Чтобы лазер мог выполнять предназначенную

Зачем нужно контролировать параметры лазерного излучения?

Чтобы лазер мог выполнять предназначенную для

него задачу
Обработка материалов
Измерения
Связь
Слайд 4

Какие параметры? Мощность Стабильность мощности Размер пучка Распределение энергии в пучке

Какие параметры?

Мощность
Стабильность мощности
Размер пучка
Распределение энергии в пучке
Поляризация
Угловая расходимость
Когерентность
Длина волны
Форма оптического импульса

Слайд 5

Типичные параметры маломощного (измерительного) лазера Лазеры серии ГН – это газовые

Типичные параметры маломощного (измерительного) лазера
Лазеры серии ГН – это газовые

лазеры непрерывного режима работы и излучением в красной области спектра на длине волны 0.63 мкм. Данные лазеры могут быть использованы в контрольно-измерительной технике, полиграфии, голографии, медицинской технике, и других технологических и лабораторных установках в качестве источников когерентного монохроматического излучения.
Слайд 6

Типичные параметры мощного (технологического) лазера

Типичные параметры мощного (технологического) лазера

Слайд 7

Слайд 8

Измерение мощности для маломощных: фотоэлемент, болометр и т.д. с чувствительностью на

Измерение мощности

для маломощных: фотоэлемент, болометр и т.д. с чувствительностью на нужной

длине волны
Для мощных – либо калориметрический (тепловой) датчик, либо ослабитель и фотоэлемент (болометр)
Слайд 9

Измерение мощности Model 11XLP12-3S-H2 Max average power (continuous / 1 minute)

Измерение мощности

Model 11XLP12-3S-H2
Max average power (continuous / 1 minute) 3 W / 3

W
Effective aperture 12 mm Ø
Cooling method convection
Measurement capability
Spectral range 0.19 - 20 µm *
Noise equivalent power a 05. µW
Thermal Drift b 12 µW/°C
Rise time (nominal) c 2.5 sec
Sensitivity (typ into 100 k&Omh; load) d 200 mV/W
Calibration uncertainty e ±2.5%
Repeatability ±0.5%
Energy mode
Sensitivity 25 mV/J
Maximum measurable energy f 5 J
Noise equivalent energy a 12 µJ
Minimum repetition period 16 sec
Maximum pulse width 300 ms
Accuracy with energy calibration option ±5%
Damage thresholds
Maximum average power density g 1 kW/cm2
Pulsed laser damage thresholds
Max energy density
1064 nm, 360 µs, 5 Hz 5 J/cm2
1064 nm, 7 ns, 10 Hz 1 J/cm2
532 nm, 7 ns, 10 Hz 0.6 J/cm2
355 nm, 7 ns, 10 Hz 0.3 J/cm2
Peak power density
1064 nm, 360 µs, 5 Hz 14 kW/cm2
1064 nm, 7 ns, 10 Hz 143 MW/cm2
532 nm, 7 ns, 10 Hz 86 MW/cm2
355 nm, 7 ns, 10 Hz 43 MW/cm2
Physical characteristics
Effective aperture 12 mm Ø
Absorber (high damage threshold) H2
Dimensions 73H x 73W x 20D mm (72D mm with tube)
Weight (head only) 0.31 kg
Слайд 10

Слайд 11

Измерение распределения мощности в пучке Для маломощных лазеров видимого и ближнего

Измерение распределения мощности в пучке

Для маломощных лазеров видимого и ближнего ИК

диапазона – обычная ПЗС-матрица, видеокамера
Для лазеров дальнего ИК диапазона – микроболометрическая матрица
«Подручный» способ – выжигание лунки в оргстекле
Слайд 12

Слайд 13

Отпечаток на оргстекле

Отпечаток на оргстекле

Слайд 14

Поляризация Лазер – Ослабитель – Анализатор – Измеритель мощности + четвертьволновая

Поляризация

Лазер – Ослабитель – Анализатор – Измеритель мощности
+ четвертьволновая пластина
Вращают анализатор

и снимают показания индикатора мощности
Слайд 15

Угловая расходимость Измерение размеров пучка на разных расстояниях tg θ = (D1-D)/L

Угловая расходимость

Измерение размеров пучка на разных расстояниях
tg θ = (D1-D)/L

Слайд 16

Измерение «диаграммы направленности» Зависимость интенсивности излучения от угла Там, где интенсивность

Измерение «диаграммы направленности»

Зависимость интенсивности излучения от угла
Там, где интенсивность падает в

2 раза – граница «диаграммы направленности»
Слайд 17

Измерение угловой расходимости С помощью линзы с известным фокусным расстоянием Минимальный

Измерение угловой расходимости

С помощью линзы с известным фокусным расстоянием
Минимальный размер пятна

излучения в фокусе лазера d0 = f’ линзы * tg θ
θ = arctg d0 / f ≈ d0 / f .
Слайд 18

Измерение когерентности Для измерительных лазеров! Длина когерентности важна в интерферометрах и

Измерение когерентности

Для измерительных лазеров!
Длина когерентности важна в интерферометрах и в голографии
Измеряется

с помощью интерферометра Майкельсона или интерферометра Юнга
Оценивается максимальная разность хода, на которой ещё возможна интерференция
Слайд 19

Временная когерентность – разность хода

Временная когерентность – разность хода

Слайд 20

Пространственная когерентность – удаление от оси

Пространственная когерентность – удаление от оси

Слайд 21

Измерение длины волны Для измерительных лазеров и для лазеров с перестраиваемой

Измерение длины волны

Для измерительных лазеров и для лазеров с перестраиваемой

длиной волны!
Лазер – монохроматор – приемник
Используется: дифракционные решетки, призмы, интерферометр Фабри-Перо
Обязательная калибровка по спектральным линиям! Водородная лампа, ртутная лампа. Т.к. требуется измерять частоту очень точно
Слайд 22

Слайд 23

Слайд 24

Измерение формы оптического импульса Для импульсных лазеров! Нужно, чтобы узнать длительность

Измерение формы оптического импульса

Для импульсных лазеров!
Нужно, чтобы узнать длительность и

энергию одного импульса
Лазер – ослабитель – фотоприемник – стробоскопический осциллограф
Либо электронно-оптический преобразователь - фотопленка
Слайд 25

Слайд 26

Вакуумный фотоэлемент специальной конструкции – с очень малыми размерами электродов и

Вакуумный фотоэлемент специальной конструкции – с очень малыми размерами электродов и

высоким рабочим напряжением
PIN-фотодиод с очень малой емкостью
Слайд 27

Стробоскопический осциллограф Регистрирует повторяющиеся сигналы с частотами в несколько ГГц Можно

Стробоскопический осциллограф
Регистрирует повторяющиеся сигналы с частотами в несколько ГГц
Можно их сфотографировать

или записать во внутреннюю память
Слайд 28

С7-9 ОБЩИЕ ПАРАМЕТРЫ Диапазон измеряемых напряжений 15 мВ – 1 В

С7-9
ОБЩИЕ ПАРАМЕТРЫ
Диапазон измеряемых напряжений 15 мВ – 1 В
Диапазон измеряемых интервалов времени 0,2

нс – 100 мкс
Полоса пропускания До 5 ГГц
Время нарастания ПХ 0,07 – 0,5 нс
Входное активное сопротивление 50 Ом,100 кОм
Входная емкость 6 пф
Коэффициент стоячей волны Не более 1,7
Уровень собственных шумов 1,5 мВ
Ширина линии луча 1 мм
Чувствительность по вертикали 5 – 200 мВ/дел
Диапазон развертки 0,05 нс/дел - 10 мкс/дел