[发明专利]一种光热/光电复合式高能激光参数测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高能激光参数的探测系统，尤其是一种基于光电/光热复合原理的高能激光参数测量装置。

背景技术

在高能激光参数测量中，激光总能量和光斑功率密度时空分布信息是两个非常重要的参数。激光能量和光斑功率密度时空分布的测量目前较为常用的方法主要有基于光热原理和光电原理两种。

光热原理的测量方法如2000年第12卷《强激光与粒子束》公开的“一种新型高能激光束能量分布探测器”，采用石墨作为能量吸收体，将吸收的激光能量并转化成石墨的温升，从而推算得到高能激光的总能量；光电原理通常将探测器布成面阵结构，利用光电探测器阵列对衰减后的激光光束取样测量，从而得到激光功率密度时空分布参数，并积分得到激光总能量值。

光热法只能得到激光的能量及能量分布，难以得到激光功率密度分布随时间变化结果，光电法可以得到激光功率密度时空分布，但是由于取样的原因，难以得到真实的激光总能量值及能量的空间分布参数。

发明内容

本发明目的是提供一种基于光电/光热复合原理的高能激光参数测量装置，可准确测量激光总能量、激光能量空间分布和光斑功率密度时空分布参数等。

本发明的技术解决方案是：

一种光电/光热复合式高能激光参数测量装置，包括激光参数探测系统和后续信号采集处理系统；所述激光参数探测系统包括若干个布成面阵结构的激光参数探测单元，其特殊之处是：所述的激光参数探测单元包括量热单元和光电探测单元，所述的量热单元由激光吸收单元和在激光吸收单元内部安装的温度传感器组成；所述相邻激光吸收单元的前端迎光面无缝拼接为面阵；所述光电探测单元由设置在激光吸收单元中心的圆锥状光束取样孔、设置在光束取样孔后方的光衰减单元和光电探测器组成，所述圆锥状光束取样孔沿激光入射方向锥孔的截面面积均匀减小；所述光电探测器的输出端接后续信号采集处理系统。

上述测量装置还包括陶瓷隔热板；所述激光吸收单元与光衰减单元分别固定安装在一整块陶瓷隔热板的两侧。

上述的激光吸收单元由锥台状的前端和圆柱状的后端两部分组成。

上述的激光吸收单元后端加工有定位槽，所述陶瓷隔热板与激光吸收单元安装位置加工有与定位槽匹配的定位凸圈。

上述的陶瓷隔热板、激光吸收单元与衰减单元采用陶瓷螺栓固定。

上述的温度传感器为热电偶或热电堆；所述的抗激光辐照膜材料为碳化硅；所述的光衰减单元为积分球衰减器或光吸收衰减片；所述的光吸收衰减片为灰片或中性衰减片。

上述的激光吸收单元采用石墨材料加工而成。

上述的激光吸收单元采用铝或铜制成，在吸收单元的迎光面喷涂有抗激光辐照膜。

本发明具有的有益效果有：

1、本发明采用的分立结构的量热单元与光电探测器阵列复合测量，可以实现激光总能量、激光光能量空间分布、光斑功率密度时空分布的准确测量，

2、本发明采用的激光吸收单元无缝拼接面阵结构，确保了测量系统对于全部激光辐照的吸收，提高了能量测量的准确性。

3、本发明采用分立结构的量热单元，量热单元中的激光吸收单元的前端为锥台状，相邻激光吸收单元的前端成线接触、激光吸收单元与衰减单元之间安装有陶瓷隔热片，最大限度减小了各个量热单元之间的热串扰，同时结合量热单元模块间传热理论模拟修正的方法，采用确保了能量分布测量的准确性。

4、本发明采用的分立结构的探测阵列测量方法，具有单元通道独立标定方便、单元通道损坏后容易更换等优点。

5、通过更换不同类型的探测器和衰减方式，可实现多种功率、多种波长激光参数测量，具有广泛的适用性。

附图说明

图1为本发明激光吸收单元结构示意图；

图2为本发明激光吸收单元圆锥孔结构示意图；

图3为本发明激光吸收单元与陶瓷隔热板、衰减单元、光电探测器阵列安装示意图；

图4为本发明光电/光热复合式高能激光参数测量装置(即复合式高能激光探测阵列靶斑仪)正视图；

其中：1-激光吸收单元前端；2-激光吸收单元后端；3-螺钉固定孔；4-定位槽；5-温度传感器安装孔；6-光束取样孔；7-线接触部位；8-陶瓷隔热板；9-光衰减单元；10-光电探测器；11-外框；12-激光吸收单元。

具体实施方式