Rev. Phys. Appl. (Paris) 17, 21-27 (1982)
DOI: 10.1051/rphysap:0198200170102100

Instantaneous measurement of the intensity distribution of a focused high power laser pulse

L.A. Lompré, G. Mainfray et J. Thébault

Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay, Service de Physique des Atomes et des Surfaces, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France

Abstract
A digitalized TV system controlled by a microprocessor allows the focused intensity distribution of laser pulses to be determined instantaneously. The use of silicon mosaic vidicons at 1.06 μm is discussed and their performance is compared with that obtained using photographic methods. The linearity response of the vidicon is very good provided a preillumination system is used. Dynamic ranges of 64, and 255 x 255 pixels are analysed. This system allows the minimum cross-section Smin of the focused laser intensity distribution to be measured five seconds after each laser shot, with an accuracy of ± 4 % for absolute values, and ± 2 % for relative variations of Smin . The usefulness of this system is amply demonstrated in a graphical plot of the variation in the number of ions formed, as a function of laser intensity for the four-photon ionization of Cs atoms.

Résumé
Un microprocesseur associé à une mémoire digitale contenant une image TV numérisée, permet de déterminer en temps réel la distribution de l'éclairement d'une impulsion laser focalisée. L'emploi d'un vidicon à mosaïque de silicium à 1,06 μm ainsi que ses performances sont discutés et comparés aux résultats obtenus par des méthodes photographiques. Un système de préillumination de la cible permet de rendre parfaitement linéaire la réponse du vidicon en fonction de l'intensité incidente. La résolution de l'image numérisée est de 255 x 255 pixels et la dynamique du système est de 64 niveaux résolus. Cinq secondes suffisent pour calculer la section minimum Smin de la distribution de l'éclairement au foyer d'une lentille. En valeurs relatives, les variations de la section calculée n'excèdent pas ± 2 %, et en valeur absolue ± 4 %. Un exemple d'application de ce système est donné dans le cas de l'ionisation à 4 photons d'atomes de césium, mettant en évidence la nécessité de corriger chaque point expérimental.

PACS
0760D - Photometry and radiometry.
7310F - Power and energy measurement.
7320P - Optical variables measurement.

Key words
laser beams -- photometry -- television applications -- microprocessor control -- Si mosaic vidicon -- intensity distribution -- focused high power laser pulse -- digitized TV system -- linearity response -- preillumination system -- minimum cross section