[其他]一種新的高斯光束判別測量法及儀器

無效

• 申請號: 86107992
• 申請日: 1986-11-28
• 公開（公告）號: CN86107992A
• 公開（公告）日: 1988-06-08
• 發明（設計）人: 朱延彬;沈孝緯
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J1/20
• 分類號: G01J1/20
• 代理公司: 中國科學院合肥專利事務所
• 代理人: 周國城

本發明屬光學與激光技術，國際分類號G02B。

由于高斯光束在激光領域中具有特殊的意義，所以到目前為止，國內外發展了四種掃瞄測量法，即刀口掃瞄法，針孔掃瞄法，狹縫掃瞄法和Ronchi刻尺掃瞄法來定量地測量其徑向強度分布及束徑。但缺點是：①需要對光束截面逐點掃瞄。不但要因掃瞄元件運動而使機構復雜，而且會因為在掃瞄時間內光束強度起伏及光軸抖動而引進測量誤差;②所測的數據須用一假想的高斯函數去擬合。不但工作量大，而且容易把接近高斯函數的一些對稱分布函數擬合為高斯函數。此外，還有一些圖示法（如TV法）來定性地觀察高斯光束的強度分布。

本發明在對高斯光束的特性進行了深入研究的基礎上提出了一種定量地判別和測量高斯光束的新方法：僅須在光束截面內同時對任意等距四點進行采光測量即可判別和測量此高斯光束。并根據這一新測量方法，采用陣列接收元件、計算機技術，設計了一種新型的高斯光束判別測量儀。此儀器不僅能把光束截面上的各點光強的測量值打印、顯示和圖示，而且可以定量地判別所測光束是否為高斯光束;如為高斯光束，則給出此高斯光束的徑向強度分布和束徑。

經過科技期刊文獻檢索及專利文獻檢索證實本發明確實構成為國內外已有的四種定量測量方法（刀口掃瞄法，針孔掃瞄法，狹縫掃瞄法和Ronchi刻尺掃瞄法）之外的、獨具特點的第五種測量法。

下面簡述本發明的內容及儀器設計的技術方案。

1.本發明是，在高斯光束截面測量任意等距三個坐標點的光強就可確定該高斯光束的束徑及徑向強度分布的測量方法以及在所測光束（高斯光束或其他強度分布函數的光束）截面內測量任意等距四個坐標點的光強就可判別該光束是否為高斯光束的判據。簡述如下：

假定所測量的高斯光束的徑向強度分布

I(r)=I₀exp[-2( (r)/(r₀) )²] （1）

式中，I_o為光束中心的峰值強度，r_o為光束半徑。

如采用直角坐標系表示，在x軸的徑向強度分布（如附圖1所示）將為：

I(x)=I₀exp[-2( (r)/(r₀) )²] （2）

在x坐標軸有任意四個坐標點x₁、x₂、x₃、x₄，而且如附圖1所示，x₁、x₂、x₃、x₄各坐標點取值

于是，高斯光束在這四個坐標上所對應的強度分別為：

I(x₁)=I₀exp[-2( (-c)/(r₀) )²]

I(x₂)=I₀exp[-2( (d-c)/(r₀) )²]

I(x₃)=I₀exp[-2( (2d-c)/(r₀) )²]

I(x₄)=I₀exp[-2( (3d-c)/(r₀) )²] （4）

由I（x₁）、I（x₂）、I（x₃）、d一組數據和I（x₂）、I（x₃）、I（x₄）、d另一組數據均可分別求得此高斯光束的束徑為：

r 01= 4 d 2 A 1]]>(5)