Методика, рассмотренная в параграфе 2.1.1, была реализована в виде программного обеспечения для ЭВМ [125]. На основании данных, полученных с M 
-датчика, программа позволяет вычислять диаметр лазерного пучка, положение центра тяжести пучка, угол расходимости, параметр качества M , оценивать эллиптичность пучка, кратковременную и долговременную нестабильность мощности излучения, аппроксимировать профиль интенсивности гауссовой и прямоугольной функцией, а также оценивать ошибку измерений.
Программное обеспечение ориентировано на работу с 8-ми битными ПЗС-камерами. Вычисление диаметра лазерного пучка происходит с частотой 25гц, ограничение связано с использованием ПЗС-камеры телевизионного стандарта. Пакет программ написан на языке программирования Microsoft Visual C++ и занимает 510 килобайт.
Распределение интенсивности лазерного излучения с помощью ПЗС-камеры и устройства ввода изображения переводится в цифровой вид. Массив значений интенсивности записывается в память ЭВМ. Затем на основании полученных данных вычисляются вторые моменты распределения интенсивности (2.15), по формулам (2.14)(2.30) определяются диаметр пучка, угол расходимости, параметр качества M . Вызов специальной функции перемещения позволяет осуществлять перемещение автоматической подвижки, на которой располагается ПЗС-камера. Программное обеспечение включает также оценку кратковременной и долговременной нестабильности мощности лазерного излучения, а так же позволяет осуществлять аппроксимацию профиля распределения интенсивности гауссовой и прямоугольной функциями. Полученные данные могут быть записаны в виде текстовых и графических файлов.
Прежде чем рассчитать параметры пучка, необходимо выполнить процедуру снижения шумового сигнала фона ПЗС камеры, чтобы при интегрировании предотвратить влияние шумового сигнала в крыльях распределения интенсивности. Для этого усредненное поле фона вычиталось из измеренного распределения интенсивности. В тех случаях, когда присутствует фон засветки, строится и вычитывается плоскость засветки, построения по трем точкам, взятых в угловых областях полученного изображения распределения интенсивности (рис.2.19).
|
|
Рис.2.19. Вычитание плоскости засветки
Если поперечное сечение лазерного пучка больше, чем площадь приемной площадки детектора, то должна использоваться соответствующая оптическая система для уменьшения размеров пучка. Использование дополнительной оптики должно быть учтено в расчетах.
Программное обеспечение M -датчика предоставляет возможность аппроксимировать распределение интенсивности пучка гауссовой и прямоугольной функцией (рис.2.20).
Для сравнения профиля распределения интенсивности излучения с гауссовым аппроксимирующая зависимость имеет вид:
где 
- значение интенсивности для гауссовой функции в точке (х,у), а 
, 
- коэффициенты, вычисляемые при помощи метода наименьших квадратов.
После определения коэффициентов , анализируется среднеквадратическое отклонение 
исходного распределения интенсивности 
от распределения, полученного путем аппроксимации :
Здесь N – количество точек, взятых для аппроксимации. Погрешность аппроксимации рассчитывается следующим образом:
,
где t – коэффициент Стьюдента при заданной доверительной вероятности p (обычно принимается значение 95%) и определенного числа N (например, при N>30t-2).
|
|
Если 
=0, то исследуемое излучение является точно гауссовой функцией. При этом параметр S, демонстрирующий степень совпадения исследуемого распределения интенсивности с гауссовым, рассчитывается по формуле
где 
, 
- минимальное и максимальное значения интенсивности в плоскости регистрации изображения.
Для анализа супергауссова [146] распределения интенсивности удобно аппроксимировать профиль пучка прямоугольной функцией:
определялись таким образом, чтобы среднеквадратичное отклонение 
, вычисленное по формуле, оказалось минимальным.
В качестве критерия степени совпадения S мы использовали аналогичное выражению (2.63) среднеквадратичное отклонение кривой интенсивности 
от полученной прямоугольной функции 
.
Программное обеспечение тоже позволяет оценить кратковременную и долговременную нестабильность мощности излучения (рис.2.20). мощность светового пучка определяется, как интеграл от интенсивности по поперечному сечению пучка:
