ArticlePDF Available

METHOD FOR DETERMINATION OF FOCAL PLANE LOCATION OF FOCUSING COMPONENTS

Authors:

Abstract and Figures

Mass-production of different laser systems often requires utilization of the focal spot size method for determination of output laser beam spatial characteristics. The main challenge of this method is high accuracy maintenance of a CCD camera beam profiler in the collecting lens focal plane. The aim of our work is development of new method for placing of photodetector array in the collecting lens focal plane with high accuracy.Proposed technique is based on focusing of several parallel laser beams. Determination of the focal plane position requires only longitudinal translation of the CCD-camera to find a point of laser beams intersection. Continuous-wave (CW) diode-pumped laser emitting in the spectral region near 1μm was created to satisfy the requirements of the developed technique. Designed microchip laser generates two stigmatic Gaussian beams with automatically parallel beam axes due to independent pumping of different areas of the one microchip crystal having the same cavity mirrors.It was theoretically demonstrated that developed method provides possibility of the lenses focal plane determination with 1 % accuracy. The microchip laser generates two parallel Gaussian beams with divergence of about 10 mrad. Laser output power can be varied in the range of 0.1–1.5 W by changing the pumping laser diode electrical current. The distance between two beam axes can be changed in the range of 0.5–5.0 mm.We have proposed method for determination of positive lens focal plane location by using of CCDcamera and two laser beams with parallel axes without utilization of additional optical devices. We have developed CW longitudinally diode pumped microchip laser emitting in the 1-μm spectral region that can be used in the measuring instrument that doesn’t require precision mechanical components for determination of focal plane location with 1 % accuracy. The overall dimensions of laser head was 70 × 40 × 40 mm3 and maximum power consumption was 7W per one laser beam.
Content may be subject to copyright.
Devices and Methods of Measurements
2017, vol. 8, no. 1, pp. 49–54
Ivashko A.M. et al.
Приборы и методы измерений
2017. – Т. 8, № 1. – С. 49–54
Ивашко А.М. и др.
Адрес для переписки:
Ивашко А.М.
ОАО «Пеленг»,
ул. Макаенка, 25, Минск 220114, Беларусь
e-mail: alex.ivashko.mail.by@gmail.com
Address for correspondence:
Ivashko A.M.
JSC «Peleng»,
Makayonok str., 25, Minsk 220114, Belarus
e-mail: alex.ivashko.mail.by@gmail.com
Для цитирования:
Ивашко А.М., Кисель В.Э., Кулешов Н.В.
Метод определения положения фокальной плоскости фокусирующих
компонентов.
Приборы и методы измерений.
2017. – Т. 8, № 1. – С. 49–54.
DOI: 10.21122/2220-9506-2017-8-1-49-54
For citation:
Ivashko A.M., Kisel V.E., Kuleshov N.V.
[Method for determination of focal plane location of focusing
components].
Pribory i metody izmerenii [Devices and Methods of Measurements].
2017, vol. 8, no. 1, рр. 49–54 (in Russian).
DOI: 10.21122/2220-9506-2017-8-1-49-54
УДК 621.3.087.54
Метод определения положения фокальной плоскости
фокусирующих компонентов
Ивашко А.М.1, Кисель В.Э.2, Кулешов Н.В.2
1ОАО «Пеленг»,
ул. Макаенка, 25, Минск 220114, Беларусь
2НИЦ оптических материалов и технологий Белорусского национального технического университета,
пр. Независимости, 65, Минск 220013, Беларусь
Поступила 15.11.2016
Принята к печати 06.01.2017
При изготовлении лазерных систем часто измеряют характеристики лазерного излучения по ме-
тоду фокального пятна, для которого необходимо установить систему регистрации в фокальной пло-
скости фокусирующего компонента. Целью данной работы являлась разработка нового принципа уста-
новки 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 про-
качки 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 %. Предложен-
ный непрерывный лазер генерировал в спектральной области около 1 мкм два осесимметричных пучка
с расходимостью около 10 мрад и Гауссовым профилем интенсивности, оси которых параллельны меж-
ду собой. Регулировка тока питания лазерных диодов накачки позволяла изменять мощность каждого
генерируемого пучка от 100 мВт до 1,5 Вт при сохранении пространственных характеристик генери-
руемого 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 состави-
ли 70 × 40 × 40 мм3, энергопотребление – менее 7 Вт на каждый пучок.
Ключевые слова: фокальная плоскость, фокусирующий компонент, оптическая ось, лазер, матрич-
ный фотоприемник.
DOI: 10.21122/2220-9506-2017-8-1-49-54
49
Адрес для переписки:
Ивашко А.М.
ОАО «Пеленг»,
ул. Макаенка, 25, Минск 220114, Беларусь
e-mail: alex.ivashko.mail.by@gmail.com
Address for correspondence:
Ivashko A.M.
JSC «Peleng»,
Makayonok str., 25, Minsk 220114, Belarus
e-mail: alex.ivashko.mail.by@gmail.com
Для цитирования:
Ивашко А.М., Кисель В.Э., Кулешов Н.В.
Метод определения положения фокальной плоскости фокусирующих
компонентов.
Приборы и методы измерений.
2017. – Т. 8, № 1. – С. 49–54.
DOI: 10.21122/2220-9506-2017-8-1-49-54
For citation:
Ivashko A.M., Kisel V.E., Kuleshov N.V.
[Method for determination of focal plane location of focusing
components].
Pribory i metody izmerenii [Devices and Methods of Measurements].
2017, vol. 8, no. 1, рр. 49–54 (in Russian).
DOI: 10.21122/2220-9506-2017-8-1-49-54
Devices and Methods of Measurements
2017, vol. 8, no. 1, pp. 49–54
Ivashko A.M. et al.
Приборы и методы измерений
2017. – Т. 8, № 1. – С. 49–54
Ивашко А.М. и др.
Method for determination of focal plane location of focusing
components
Ivashko A.M.1, Kisel V.E.2, Kuleshov N.V.2
1JSC «Peleng»,
Makayonok str., 25, Minsk 220114, Belarus
2Center for Optical Materials and Technologies, Belarusian National Technical University,
Nezavisimosty Ave., 65, Minsk 220013, Belarus
Received 15.11.2016
Accepted for publication 06.01.2017
Abstract
Mass-production of different laser systems often requires utilization of the focal spot size method for
determination of output laser beam spatial characteristics. The main challenge of this method is high accu-
racy maintenance of a CCD camera beam proler in the collecting lens focal plane. The aim of our work is
development of new method for placing of photodetector array in the collecting lens focal plane with high
accuracy.
Proposed technique is based on focusing of several parallel laser beams. Determination of the focal plane
position requires only longitudinal translation of the CCD-camera to nd a point of laser beams intersection.
Continuous-wave (CW) diode-pumped laser emitting in the spectral region near 1μm was created to satisfy
the requirements of the developed technique. Designed microchip laser generates two stigmatic Gaussian
beams with automatically parallel beam axes due to independent pumping of different areas of the one micro-
chip crystal having the same cavity mirrors.
It was theoretically demonstrated that developed method provides possibility of the lenses focal plane de-
termination with 1 % accuracy. The microchip laser generates two parallel Gaussian beams with divergence
of about 10 mrad. Laser output power can be varied in the range of 0.1–1.5 W by changing the pumping laser
diode electrical current. The distance between two beam axes can be changed in the range of 0.5–5.0 mm.
We have proposed method for determination of positive lens focal plane location by using of CCD-
camera and two laser beams with parallel axes without utilization of additional optical devices. We have
developed CW longitudinally diode pumped microchip laser emitting in the 1-μm spectral region that can be
used in the measuring instrument that doesn’t require precision mechanical components for determination
of focal plane location with 1 % accuracy. The overall dimensions of laser head was 70 × 40 × 40 mm3 and
maximum power consumption was 7W per one laser beam.
Keywords: focal plane, focusing component, optical axis, laser, photodetector array.
DOI: 10.21122/2220-9506-2017-8-1-49-54
50
Devices and Methods of Measurements
2017, vol. 8, no. 1, pp. 49–54
Ivashko A.M. et al.
Приборы и методы измерений
2017. – Т. 8, № 1. – С. 49–54
Ивашко А.М. и др.
Введение
Измерение пространственно-энергетических
характеристик лазерного излучения, таких как
расходимость и пространственное распределение
плотности мощности в дальней зоне, является
неотъемлемой частью процессов изготовления и
испытания лазерных систем. Одним из наиболее
распространенных методов измерения указан-
ных характеристик лазерного излучения является
метод фокального пятна [1, 2].
При подготовке к измерениям характеристик
лазерного излучения по методу фокального пят-
на необходимо обеспечить коаксиальность осей
лазерного пучка и измерительной оптической си-
стемы, отсутствие виньетирования, соответствие
измерительной оптической системы спектраль-
ным и пространственно-энергетическим харак-
теристикам проверяемого источника излучения
и малые аберрации оптической системы. Также
одним из существенных условий для корректного
проведения измерения по методу фокального пят-
на является установка системы регистрации в фо-
кальной плоскости фокусирующего компонента.
Установку системы регистрации в фокаль-
ной плоскости фокусирующего компонента мож-
но обеспечить несколькими способами [3]: по
удаленному предмету; методом автоколлимации;
с помощью плоскопараллельной пластинки и до-
полнительной зрительной трубы. На практике ча-
сто применяют метод измерения рабочих рассто-
яний от базовых поверхностей, частным случаем
которого является измерение заднего фокального
отрезка [4]. В некоторых случаях можно восполь-
зоваться установкой системы регистрации в рас-
четное положение с конструктивной точностью.
Наиболее распространенным методом нахож-
дения положения фокальной плоскости является
использование дополнительного коллиматора. Фо-
кусирующий компонент с фотоприемником уста-
навливается напротив дополнительного коллима-
тора с известными характеристиками, в фокаль-
ной плоскости которого находится тест-объект
(обычно штриховая мира, которая равномерно
освещена в требуемом спектральном диапазоне).
Суть метода сводится к продольной подвижке
фотоприемника относительно фокусирующего
компонента до получения резкого изображения
тест-объекта. Для получения высокой точности
установки фотоприемника необходимо, чтобы фо-
кусное расстояние дополнительного коллиматора
превышало фокусное расстояние фокусирующего
компонента в 3–5 раз [3]. Общий принцип приме-
нения дополнительного коллиматора использует-
ся и в ряде других способов определения положе-
ния фокальной плоскости объектива [5–7].
Особенностью всех указанных выше мето-
дов является использование дополнительных оп-
тических устройств либо косвенное определение
положения фокальной плоскости, что не всегда
возможно и допустимо.
Целью данной работы являлась разработка
нового метода установки матричного фотопри-
емника в фокальную плоскость фокусирующего
компонента при измерении характеристик лазер-
ного излучения по методу фокального пятна не-
посредственно на месте проведения измерений
для случая отсутствия дополнительных оптиче-
ских устройств с известными характеристиками
в спектральном диапазоне работы лазерного ис-
точника излучения, а также разработка миниа-
тюрного лазерного излучателя, который значи-
тельно сократит время определения положения
фокальной плоскости фокусирующих компонен-
тов по предложенному методу, что позволит реа-
лизовать его в виде измерительного прибора.
Способ определения положения фокаль-
ной плоскости
Фокус идеальной оптической системы явля-
ется изображением бесконечно удаленной точки,
которая принадлежит пучку лучей, параллельных
оптической оси системы [8]. Другими словами,
параллельные оптической оси лучи пересекутся
в фокусе после прохождения оптической систе-
мы. Следовательно, если на оптическую систему
падает несколько световых пучков, оси которых
параллельны оптической оси системы, то после
ее прохождения оси пучков пересекутся в фоку-
се. Таким образом, задача нахождения положения
фокальной плоскости фокусирующего компонен-
та сводится к продольной подвижке фотоприем-
ника для определения плоскости, перпендику-
лярной оптической оси этого компонента и со-
держащей точку пересечения осей пучков.
Рассмотрим с точки зрения геометрической
оптики случай падения на тонкую положитель-
ную линзу двух световых пучков с симметрич-
ным распределением интенсивности относи-
тельно собственной оси каждого из пучков. Оси
падающих пучков симметричны относительно
оптической оси фокусирующего компонента и
параллельны ей (рисунок 1).
51
Devices and Methods of Measurements
2017, vol. 8, no. 1, pp. 49–54
Ivashko A.M. et al.
Приборы и методы измерений
2017. – Т. 8, № 1. – С. 49–54
Ивашко А.М. и др.
52
Из подобия треугольников ABF’ и ABFсле-
дует:
d/d’ = f ’/Δf ’, (1)
где dрасстояние между осями пучков до оп-
тической системы; d’ – расстояние между осями
пучков в плоскости фотоприемника; f фокус-
ное расстояние фокусирующего компонента,
Δf ’ – погрешность установки фотоприемника
в фокальную плоскость фокусирующего компо-
нента.
Для большинства практических применений
достаточная точность определения положения
фокальной плоскости составляет 1 % от вели-
чины фокусного расстояния [4]. Следовательно,
формулу (1) можно преобразовать как:
d = 100d’. (2)
Теоретическое минимальное значение d
определяется разрешающей способностью ма-
тричного фотоприемника. Однако при одновре-
менной засветке несколькими световыми пучка-
ми вблизи фокальной плоскости фокусирующего
компонента происходит наложение пучков друг
на друга, что приводит к суммированию интен-
сивностей. Поэтому определение положения оси
каждого из пучков в области перекрытия является
достаточно сложной задачей. В то же время, если
засвечивать фотоприемник световыми пучками
поочередно, нахождение оси каждого из пучков
не вызывает затруднений и точность определе-
ния положения оси стремится к теоретической.
Возникает только необходимость отмечать и за-
поминать положения осей при переключении от
одного пучка к другому. Принципиально того же
результата можно добиться используя один и тот
же световой пучок. Для этого необходимо обе-
спечивать его параллельное смещение в направ-
лении, перпендикулярном оптической оси фоку-
сирующего компонента.
Для измерения характеристик лазерного из-
лучения применяются матричные фотоприемни-
ки со специализированным программным обе-
спечением (анализаторы пучка), позволяющие
определять пространственно-энергетические
характеристики падающего светового пучка с
высокой точностью. Для матричного анализато-
ра пучка Ophir SP620 погрешность определения
размеров световых пучков не превышает 2 % [9].
Например, при использовании стигматическо-
го лазерного пучка с расходимостью 10 мрад, в
фокальной плоскости линзы с f ’= 100 мм раз-
мер пучка составит приблизительно 1 мм. Соот-
ветственно, погрешность определения размеров
пучка и положения его энергетического центро-
ида (оси пучка) не превысит 20 мкм. По формуле
(2) требуемое расстояние между осями пучков d
(величина их относительного смещения) для обе-
спечения точности в 1 % определения положения
фокальной плоскости составит 4 мм или ±2 мм
относительно оптической оси фокусирующего
компонента, что достаточно легко реализуется.
Лазерный излучатель
Описанный выше принцип определения по-
ложения фокальной плоскости может быть ис-
Рисунок 1 – Определение положения фокальной плоскости фокусирующего компонента
Figure 1 – Determination of focal plane position of focusing component
Devices and Methods of Measurements
2017, vol. 8, no. 1, pp. 49–54
Ivashko A.M. et al.
Приборы и методы измерений
2017. – Т. 8, № 1. – С. 49–54
Ивашко А.М. и др.
пользован для создания коммерческих измери-
тельных систем. Однако использование смеще-
ния светового пучка или нескольких источников
излучения значительно усложнит конструкцию,
увеличит время проведения измерения и габарит-
ные размеры прибора.
Устранить указанные недостатки может раз-
работанный авторами данной статьи непрерыв-
ный твердотельный лазерный излучатель с гене-
рацией двух лазерных пучков, оси которых па-
раллельны между собой. Принципиальная схема
излучателя приведена на рисунке 2.
53
Рисунок 2 – Принципиальная схема излучателя: 1 – лазерный диод; 2 – оптическая система накачки; 3 – актив-
ный элемент
Figure 2 – Principle scheme of laser: 1 – laser diode; 2 – pump optics; 3 – active element
Излучение двух лазерных диодов накачки 1 с
помощью оптической системы 2 фокусируется в
активном элементе 3. В качестве активного эле-
мента 3 использовался кристалл Yb:YAG с кон-
центрацией активных центров 10 ат.%. В качестве
источников накачки использовались лазерные ди-
оды с волоконным выводом излучения, каждый из
которых обеспечивался независимым питанием.
Особенностью разработанного лазера явля-
ется схема накачки, которая позволяет фокуси-
ровать излучение от каждого лазерного диода в
отдельную зону активного элемента. За счет про-
качки отдельных, пространственно независимых
друг от друга областей активного элемента в со-
вокупности с микрочип конфигурацией резонато-
ра, зеркала которого являются общими для всех
прокачиваемых зон и нанесены на рабочие торцы
активного элемента (непараллельность торцов
не превышает 5 угл. сек.), реализуется генерация
двух лазерных пучков, оси которых параллельны
друг другу. Варьировать расстояние между осями
генерируемых пучков в разработанной системе
можно от 0,5 до 5 мм путем изменения расстоя-
ния между волоконными выводами лазерных ди-
одов и за счет изменения параметров системы на-
качки, при этом оси генерируемых пучков будут
оставаться параллельными даже при случайном
наклоне оси излучения накачки.
Длина волны генерируемого излучения со-
ставляет 1,03 мкм, опционально возможно увели-
чение длины волны генерации до 1,05 мкм. Для
каждого пучка характерно Гауссово распределе-
ние интенсивности в поперечном сечении (рису-
нок 3) при расходимости около 10 мрад.
Рисунок 3 Пространственный профиль отдельного
генерируемого лазерного пучка
Figure 3 – Spatial shape of single laser beam
За счет изменения параметров питания со-
ответствующего лазерного диода накачки мож-
но варьировать мощность отдельного лазерного
пучка от 100 мВт до 1,5 Вт при сохранении про-
странственных характеристик излучения.
Лазер характеризуется малыми габаритны-
ми размерами (70 × 40 × 40 мм3), высокой на-
дежностью и низким энергопотреблением (ме-
нее 7 Вт на каждый пучок), что также немало-
важно при создании измерительных приборов.
Разработанная схема лазера позволяет увеличить
количество диодов накачки и, соответственно,
количество генерируемых лазерных пучков, что
позволяет расширить возможности практическо-
го применения излучателя.
Devices and Methods of Measurements
2017, vol. 8, no. 1, pp. 49–54
Ivashko A.M. et al.
Приборы и методы измерений
2017. – Т. 8, № 1. – С. 49–54
Ивашко А.М. и др.
Заключение
Предложен метод определения положения
фокальной плоскости фокусирующего компонен-
та при использовании матричного фотоприемни-
ка и одного поперечно смещаемого либо несколь-
ких стационарных световых пучков, оси которых
параллельны оптической оси фокусирующего
компонента без применения дополнительных оп-
тических устройств. Теоретически показано, что
при использовании современных анализаторов
лазерного излучения можно обеспечить опреде-
ление положения фокальной плоскости с точно-
стью 1 %.
Для реализации предложенного принципа
определения положения фокальной плоскости в
виде измерительного прибора продемонстриро-
ван непрерывный лазерный излучатель с диодной
накачкой с генерацией на длине волны 1,03 мкм
либо 1,05 мкм двух осесимметричных лазерных
пучков с расходимостью 10 мрад и Гауссовым
профилем интенсивности, оси которых параллель-
ны между собой. Каждый лазерный диод накачки
обеспечивается независимой регулировкой тока
питания, что позволяет изменять выходную мощ-
ность каждого генерируемого пучка от 100 мВт
до 1,5 Вт при сохранении пространственных ха-
рактеристик генерируемого излучения. В лазере
реализовано изменение расстояния между гене-
рируемыми пучками от 0,5 до 5 мм. Габаритные
размеры составляют 70 × 40 × 40 мм3, энергопо-
требление – менее 7 Вт на каждый пучок.
Разработанный лазерный излучатель не тре-
бует прецизионных механических устройств и
значительно сократит время проведения изме-
рения. Схема лазера также позволяет увеличить
количество диодов накачки для расширения воз-
можностей его практического применения.
Список использованных источников
1. Eichler, J. Laser / J. Eichler. Berlin : Springer-
Verlag, 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.
References
1. Eichler J. Laser. Berlin, Springer-Verlag, 2006,
440 p.
2. Paschotta R. Field Guide to Lasers. Washington,
SPIE, 2008, 140 p.
3. Afanasiev V.A. Opticheskie izmereniya [Optical
measurements]. Мoskow, Vysshaya shkola Publ., 1981,
229 p.
4. Kreopalova G.V., Lazareva N.L., Puriaev D.T.
Opticheskie izmereniya [Optical measurements].
Мoskow, Mashinostroenie Publ., 1987, 264 p.
5. Sannikov P.A. Sposob opredeleniya polozheniya
fokal’noi ploskosti ob”ektiva i ustroistvo dlya ego osu-
shchestvleniya [Method and device for determination of
focal plane position]. Patent USSR, no. 1080053, 1984.
6. Rozkov O.V., Timashov A.P., Timashova L.N.,
Mal’kov A.P., Boris L.A. Sposob opredeleniya
polozheniya fokal’noi ploskosti ob’ektiva [Method of
determining of focal plane of objective]. Patent USSR,
no. 1585703, 1990.
7. Pribilovskiy I.M. Ustroistvo dlya kontrolya
polozheniya fokal’noi ploskosti ob’ektiva [Device for
control of position of focal plane of lens]. Patent USSR,
no. 1643972, 1991.
8. Zakaznov N.P., Kiriyshin S.I., Kyzichev V.I.
Teoriya opticheskikh sistem [Optical systems theory].
Мoskow, Mashinostroenie Publ., 1992, 448 p.
9. Laser Power & Energy Measurement. Laser
Beam Analysis [product catalogue]. OPHIR Photonics
Publ., 2015, 250 p.
54
... В нашей предыдущей работе [9] для реализации измерительного прибора для определения положения фокальной плоскости фокусирующих компонентов описан компактный микрочиплазер с диодной накачкой на основе кристалла Yb:YAG, построенный по принципу мультипликации прокачиваемых зон [10] и генерирующий два осесимметричных лазерных пучка с максимальной выходной мощностью 1,5 Вт на каждый пучок при сохранении Гауссового пространственного профиля. Целью данной работы было расширение возможности применения разработанного лазера в измерительной технике и в других прикладных сферах за счет увеличения его выходной мощности при сохранении качества генерируемого лазерного пучка, близкого к дифракционному. ...
... Принцип построения микрочип-лазера и его элементная база при исследованиях, результаты которых приведены в данной работе, аналогичны излучателю из работы [9]: излучение от нескольких лазерных диодов накачки с волоконным выводом фокусировалось с помощью оптической системы в отдельные, пространственно независимые друг от друга области активного элемента Yb:YAG, на торцах которого нанесены зеркала резонатора, являющиеся общими для всех прокачиваемых зон, в результате чего реализуется генерация нескольких лазерных пучков, количество которых равно количеству пучков накачки. ...
... При увеличении количества лазерных диодов накачки, а соответственно, и количества прокачиваемых областей при их одновременном включении было обнаружено влияние прокачиваемых зон друг на друга и на характеристики генерируемого излучения. В описанном ранее в работе [9] излучателе, в котором использовалось два лазерных диода накачки, данный эффект не был зафиксирован, т.к. излучатель предполагал поочередное задействование прокачиваемых областей и использование генерируемых лазерных пучков по отдельности. ...
Article
Full-text available
Characteristics optimization of lasers used in different measuring systems is of great interest up to now. Diode-pumped microchip lasers is one of the most perspective ways for development of solid-state light sources with minimal size and weight together with low energy power consumption. Increasing of output power with good beam quality is rather difficult task for such type of lasers due to thermal effects in the gain crystal under high pump power. The investigation results of continuous-wave longitudinally diode-pumped Yb:YAG microchip laser are presented. In the presented laser radiation from multiple pump laser diodes were focused into the separate zone in one gain crystal that provides simultaneous generation of multiple laser beams. The energy and spatial laser beam characteristics were investigated. Influence of neighboring pumped regions on energy and spatial laser beams parameters both for separate and for sum laser output was observed. The dependences of laser output power from distance between neighboring pumped regions and their number were determined. Decreasing of laser output power was demonstrated with corresponding distance shortening between pumped regions and increasing their quantity with simultaneous improvement of laser beam quality. Demonstrated mutual influence of neighboring pumped regions in the longitudinally diode pumped Yb:YAG microchip laser allow as to generate diffraction limited Gaussian beam with 2W of continuous-wave output power that 30 % higher than in case of one pumped zone.
Laser Power & Energy Measurement. Laser Beam Analysis : каталог (англ.).-OPHIR Photonics
  • Н П Заказнов
  • С И Кирюшин
  • В И Кузичев
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.
Sposob opredeleniya polozheniya fokal'noi ploskosti ob"ektiva i ustroistvo dlya ego osushchestvleniya [Method and device for determination of focal plane position
  • P A Sannikov
Sannikov P.A. Sposob opredeleniya polozheniya fokal'noi ploskosti ob"ektiva i ustroistvo dlya ego osushchestvleniya [Method and device for determination of focal plane position].
Ustroistvo dlya kontrolya polozheniya fokal'noi ploskosti ob'ektiva [Device for control of position of focal plane of lens
  • I M Pribilovskiy
Pribilovskiy I.M. Ustroistvo dlya kontrolya polozheniya fokal'noi ploskosti ob'ektiva [Device for control of position of focal plane of lens]. Patent USSR, no. 1643972, 1991.
Laser Power & Energy Measurement. Laser Beam Analysis
  • Mashinostroenie Мoskow
  • Publ
Мoskow, Mashinostroenie Publ., 1992, 448 p. 9. Laser Power & Energy Measurement. Laser Beam Analysis [product catalogue].
Оптические измерения
  • В А Афанасьев
Афанасьев, В.А. Оптические измерения /
Теория оптических систем
  • Н П Заказнов
Заказнов, Н.П. Теория оптических систем /
Teoriya opticheskikh sistem
  • N P Zakaznov
  • S I Kiriyshin
  • V I Kyzichev
Zakaznov N.P., Kiriyshin S.I., Kyzichev V.I. Teoriya opticheskikh sistem [Optical systems theory].