УДК: 535.36

Восстановление профиля лазерного пучка на основе измерения его мощности в последовательности полос

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Варенцова С.А., Трофимов В.А. Восстановление профиля лазерного пучка на основе измерения его мощности в последовательности полос // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 9. С. 53–61.

Varentsova S.A., Trofimov V.A. Reconstructing the profile of a laser beam by measuring its power in a sequence of bands [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2011. V. 78. № 9. P. 53–61.

Ссылка на англоязычную версию:

S. A. Varentsova and V. A. Trofimov, "Reconstructing the profile of a laser beam by measuring its power in a sequence of bands," Journal of Optical Technology. 78(9), 601-607 (2011). https://doi.org/10.1364/JOT.78.000601

Аннотация:

Предложен метод восстановления зашумленного и идеального профилей интенсивности лазерного пучка, основанный на использовании последовательности интегральных измерений мощности лазерного излучения, приходящегося на полосу заданной ширины в данном направлении. Для пространственно двумерной области предложенный метод позволяет получить высокоточное восстановление разнообразных профилей пучка с множеством локальных максимумов различной амплитуды и разными локальными распределениями. Показана возможность уменьшения числа измерений, необходимых для достижения требуемой точности восстановления, за счет увеличения ширины измерительных полос и их частичного пространственного перекрытия. Продемонстрирована возможность подавления шума в распределении интенсивности, амплитуда которого не превышает 10% от максимальной интенсивности пучка. Рассматриваемый подход может быть применен к задачам томографии и проблеме распознавания образов.

Ключевые слова:

терагерцовое излучение, лазерный пучок, восстановление профиля интенсивности, интегральные измерения мощности, SVD-метод

Благодарность:

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант № 08-01-00107).

Коды OCIS: 120.4290, 110.4500

Список источников:

1. Кузьмичев В.М., Похилько С.Н. Тонкопроволочный болометр энергии импульса лазерного излучения // Измерительная техника. 2000. № 10. С. 27–32.
2. Соловьев А.П., Зюрюкина О.В., Перченко М.И. Об измерении пространственных энергетических характеристик мощного лазерного излучения // Письма в ЖТФ. 2000. Т. 26. В. 19. С. 72–76.
3. Иванов В.С., Котюк А.Ф., Либерман А.А., Овсик Я., Улановский М.В. Фотометрия и радиометрия оптического излучения (общий курс). Книга 2. Измерение энергетических и пространственно-энергетических параметров и характеристик лазерного излучения. М.: Полиграфсервис, 2001. 212 c.
4. Булыгин Ф.В., Горяинова И.В., Ковалев А.А., Марамзин К.Д. Измерение распределения интенсивности в лазерном пучке методом оптической томографии // ЖТФ. 2007. Т. 77. В. 7. С. 87–90.
5. Trofimov V.A., Varentsova S.A. New method for analysis of temporal dynamics of medium spectrum under the action of terahertz pulse // Proc. SPIE. 2007. V. 6537. P. 653703.
6. Трофимов В.А., Варенцова С.А. Новые возможности для измерения формы импульса или профиля пучка лазерного излучения // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 6. C. 65–70.
7. Трофимов В.А., Варенцова С.А. Метод измерения формы импульса или профиля пучка лазерного излучения // Изв. вузов. Приборостроение. 2008. Т. 51. № 4. C. 51–58.
8. Варенцова С.А., Трофимов В.А. Восстановление сигнала и его мгновенных спектральных характеристик методом скользящих окон //ЖТФ. 2007. Т. 77. В. 5. С. 58–64.
9. Trofimov V.A., Troshchiev Yu.V., Varentsova S.A. Highly effective method for temporal terahertz spectroscopy under the condition of random probe signals // Proc. SPIE. 2007. V. 6727. P. 67271H.
10. Cohen. L. Time-frequency distributions // Proc. IEEE. 1989. V. 77. № 7. P. 941–981.

11. Сафонов В.Н., Трофимов В.А., Шкуринов А.П. О точности измерения мгновенных спектральных интенсивностей фемтосекундных импульсов // ЖТФ. 2006. Т. 76. В. 4. С.7 8–85.
12. Чуи К. Введение в вэйвлеты / Пер. с английского Я. М. Жилейкина. М.: Мир, 2001. 406 с.
13. Smye S.W., Chamberlain J.M., Fitzgerald A.J., Berry E. The interaction between Terahertz radiation and biological issue // Phys. Med. Biol. 2001. V. 46. P. R101–R112.
14. Zandonella C. Terahertz imaging: T-ray specs // Nature. 2003. V. 424. P. 721–722.
15. Berry E. Risk perception and safety issues // Biol. Phys. 2003. V. 129. P. 263–267.
16. Kawase K., Ogawa Y., Watanabe Y. Non-destructive terahertz imaging of illicit drugs using spectral fingerprints // Optics Express. 2003. V. 11. № 20. P. 2549–2554.
17. Tribe W.R., Newnham D.A., Taday P.F. Hidden object detection: security applications of terahertz technology // Proc. SPIE. 2004. V. 5354. P. 168–176.
18. Berry E., Boyle R.D., Fitzgerald A.J., Handley J.W. Time frequency analysis in terahertz pulsed imaging // In “Computer Vision Beyond the Visible Spectrum”, Ed. Bir Bhanu and Ioannis Pavlidis. Series: Advances in Pattern Recognition. Springer-Verlag. 2005. V. 13. P. 290–329.
19. Nagel M., Forst M., Kurz H. THz biosensing devices: fundamentals and technology // J. Phys. Condens. Matter. 2006. V. 18. P. S601–S618.
20. Liu H.-B., Zhong H., Karpowicz N., Chen Н., Zhang X.-C. Terahertz spectroscopy and imaging for defense and security applications // Proc. IEEE. 2007. V. 95. № 8. P. 1514–1527.
21. Fischer B.M., Helm H., Jepsen P.U. Chemical recognition with broadband THz spectroscopy // Proc. IEEE. 2007. V. 95. № 8. P. 1592–1604.
22. Интернет-сайт корпорации TeraView Limited, http://www.teraview.com
23. Интернет-сайт корпорации Spiricon Inc., http://www/spiricon.com
24. Винокуров Н.А., Князев Б.А., Кулипанов Г.Н., Матвиенко А.Н., Попик В.М, Черкасский В.С., Щеглов М.А. Визуализация излучения мощного терагерцового лазера на свободных электронах с помощью термочувствительного интерферометра // ЖТФ. 2007. Т. 77. В. 7. С. 91–100.
25. Левин Г.Г., Вишняков Г.Н. Оптическая томография. М.: Радио и связь, 1989. 224 c.
26. Физика визуализации изображений в медицине / Под ред. С. Уэбба. Т. 1. М.: Мир, 1991. 292 c.
27. Натеррер Ф. Математические аспекты компьютерной томографии. М.: Мир, 1990. 280 c.
28. Троицкий И.Н. Статистическая теории томографии. М.: Радио и связь, 1989. 240 с.
29. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я., Тимонов А.А. Математические задачи компьютерной томографии. М.: Наука, 1989. 160 c.
30. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. М.: Наука, 1987. 598 с.
31. Хорн Р., Джонсон Ч. Матричный анализ. М.: Мир, 1989. 655 c.
32. Воеводин В.В. Вычислительные основы линейной алгебры. М.: Наука, 1977. 303 c.
33. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1979. 284 c.