Введение
ГЛАВА 1 Аналитический обзор методов измерений пространственно -энергетических характеристик лазерных пучков 21
1.1. Классификация лазерных пучков. Терминология и определение пространственно-энергетических характеристик 22
1.1.1. Распределение плотности мощности (энергии) в поперечном сечении лазерного луча и его параметры 23
1.1.2. Пространственно-энергетические характеристики стигматических и слабоастигматических пучков 26
1.1.3. Пространственно-энергетические характеристики астигматических пучков 35
1.2. Методы измерения пространственно-энергетических характеристик лазерных пучков 41
1.2.1. Измерения распределений в поперечном сечении лазерного пучка 41
1.2.2. Измерения пространственно-энергетических характеристик стигматических и слабоастигматических пучков 42
1.2.3. Измерения пространственно-энергетических характеристик астигматических пучков 45
1.2.4. Альтернативные методы измерений ширины пучка лазерного излучения 46
1.3.Обеспечение единства измерений пространственно-энергетических характеристик лазерных пучков 49
1.4. Состояние метрологического обеспечения и технических измерений пространственно-энергетических характеристик лазерных пучков и постановка проблемы з
ГЛАВА 2 Методы компактного представления и идентификации распределений интенсивности в поперечном сечении лазерного пучка 55
2.1. Моменты распределения интенсивности и их классификация 57
2.1.1. Значимость моментов распределения интенсивности при описании пространственно-энергетических характеристик лазерных пучков. Зависимость погрешности измерения пространственно-энергетических характеристик лазерных пучков от погрешностей измерений моментов 57
2.1.2. Виды моментов, применяемых при описании распределения интенсивности и измерении пространственно-энергетических характеристик лазерных пучков 59
2.2. Моментное описание одномерных одномодовых распределений 68
2.2.1. Случай неизвестного положения максимума распределения интенсивности 68
2.2.1.1. Исследование дифракционного распределения интенсивности 72
2.2.1.2. Исследование равномерного распределения интенсивности в пределах апертуры измерительного устройства 74
2.2.2. Случай известного положения максимума распределения интенсивности 78
2.3. Моментное описание двумерных одномодовых распределений с учетом ограниченности динамического диапазона измерительного устройства 81
2.4. Меры «остроты» и асимметрии распределения интенсивности пучка лазерного излучения 2.4.1. Одномерное распределение 93
2.4.2. Двумерное распределение 98
2.5. Новая интегральная характеристика степени отличия произвольного пространственного распределения лазерного пучка от распределения Гаусса 100
2.6. Интегральная характеристика степени отличия произвольного пространственного распределения лазерного пучка от равномерного 108
2.7. Основные результаты и выводы 117
ГЛАВА 3 Принципы построения средств измерений моментов пространственного распределения интенсивности лазерных пучков 119
3.1. Многоэлементные измерительные преобразователи для определения моментов распределения 120
3.2. Средства измерений моментов распределения с интегральными преобразователями информации 122
3.3. Основные результаты и выводы 125
ГЛАВА 4. Определение моментов простанственного распределения интенсивности лазерных пучков с использованием многоэлементных измерительных преобразователей 127
4.1.Постановка задачи 127
4.2. Математическая модель многоэлементного измерительного преобразователя 128
4.3. Исследование пространственного спектра выходного сигнала многоэлементного измерительного преобразователя 132
4.3.1. Модели тестовых сигналов для определения погрешности измерения
пространственного спектра и начальных моментов распределения
интенсивности 142
4.3.2. Определение погрешности измерения гармоник пространственного
спектра распределения интенсивности 143
4.4. Определение начальных моментов распределения интенсивности
лазерного пучка и исследование погрешности 150 4.4.1.Представление начальных моментов распределения интенсивности в виде сумм рядов с членами гармоник пространственного спектра. Погрешность дискретности 150
4.4.2. Представление начальных моментов в виде интегралов от распределения интенсивности. Погрешность дискретности 152
4.4.3. Погрешность дискретности определения нормированных моментов 161
4.4.4. Погрешность определения моментов, обусловленная нестабильностью коэффициентов преобразования многоэлементного измерительного преобразователя 163
4.4.4.1. Погрешность определения нормированных моментов за счёт нестабильности коэффициентов преобразования многоэлементного змерительного преобразователя 173
4.4.5. Погрешность определения моментов, обусловленная отказом элементов многоэлементного измерительного преобразователя 174
4.4.6. Исследование случайной составляющей погрешности определения нормированных моментов распределения интенсивности 181
4.4.7. Метод устранения погрешности измерения распределения интенсивности, обусловленной эффектом маскировки частот 189
4.5. Основные результаты и выводы 193
ГЛАВА 5 Определение моментов простанственного распределения интенсивности лазерных пучков с использованием интегральных преобразователей информации 196
5.1. Структура средств измерений с интегральными преобразователями информации 196
5.2. Средство измерений пространственно-энергетических характеристик лазерных пучков с интегральными преобразователями информации 202
5.3. Погрешность измерения энергетической расходимости и диаметра лазерного пучка при использовании интегральных преобразователей информации 206
5.4. Средство измерений энергетической расходимости и диаметра пучка лазерного излучения с применением интегральных преобразователей
информации 212
5.5 Основные результаты и выводы 216
ГЛАВА 6 Метрологическое обеспечение измерений пространственно-энергетических характеристик лазерных пучков 217
6.1. Воспроизведение единицы относительного распределения плотности энергии в поперечном сечении пучка лазерного излучения 217
6.2. Поверочная установка для определения коэффициентов преобразования многоэлементного измерительного преобразователя 221
6.2.1. Методы определения коэффициентов преобразования многоэлементного измерительного преобразователя 222
6.2.2. Методы определения коэффициента деления оптического тракта и исследование погрешностей 231
6.2.3. Формирователь равномерного распределения интенсивности 236
6.3. Установка для комплектной поверки средств измерений и оптических систем по пространственно-энергетическим характеристикам лазерного пучка 246
6.3.1. Необходимость создания методов и аппаратуры комплектной поверки средств измерений и оптических систем формирования дальней зоны 246
6.3.2.Принципы формирования оптического тест-сигнала и его пространственные характеристики 247
6.3.3. Описание функциональной схемы и принцип действия установки для поверки средств измерений пространственно-энергетических характеристик лазерных пучков 256
6.4. Определение максимального значения функции пространственного распределения интенсивности 259
6.5. Определение ширины функции пространственного распределения интенсивности на заданном уровне 270
6.6. Основные результаты и выводы 283
Приложение 1 284
Приложение 2 293
Заключение 301
Литература
