[发明专利]一种高能激光束杂散光能量测量系统

说明书

技术领域

 本发明属于高能激光能量测量领域，具体涉及一种高能激光束杂散光能量测量系统，适用于环形高能激光束杂散光能量测量。

背景技术

在高能激光传输过程中，通道内激光束衍射、高阶模、光学元件散射等高频分量杂散光的存在，是引起激光传输效率降低、造成部分能量损失的重要因素。杂散光造成的能量损失会对光束传输产生重大影响，能量损失导致通道整体温升，使内通道的光束传输产生严重波前畸变和光束漂移，温升导致内通道及通道内镜架等结构形变引起光束的漂移，严重时光束可能损坏内通道甚至无法正常输出。然而，目前尚无针对高能激光束杂散光能量测量的专用测试设备，其主要设计瓶颈在于：一方面，高能激光在近场传输距离较长，通常达到数十米，杂散光造成的能量损失覆盖整个传输路径，并且杂散光与高能激光束在空间上高度重合，分布特性极其复杂，目前还没有高能激光束杂散光分布特性方面的报道，这给杂散光能量测量造成极大的困难；另一方面，杂散光强度变化较大，部分信号信噪比较低，且现场环境复杂，对系统的测量精度要求较高，如何获得较大的信噪比和较高的测量精度也是需要重点解决的问题。

发明内容

为了实现对高能激光束杂散光大范围复杂分布的动态测量，并提高能量测量的精度，本发明提供了一种高能激光束杂散光能量测量系统。

一种高能激光束杂散光能量测量系统，其特点是，所述的测量系统包括数个吸收光阑、热电偶温度传感器、光阑固定支架、引线、温度采集模块、网络交换机、上位机；所述的吸收光阑为圆环形；其连接关系是，所述的吸收光阑通过螺纹与光阑固定支架连接；吸收光阑背光面设置有数组热电偶温度传感器固定槽位，每组的热电偶温度传感器固定槽位均设置在吸收光阑背光面对应的同心圆圆周上；热电偶温度传感器粘接于热电偶温度传感器固定槽位中，热电偶温度传感器通过引线与温度采集模块电连接；温度采集模块通过网线与网络交换机电连接；网络交换机通过网线与上位机电连接；数个吸收光阑设置于高能激光的传输路径上。

所述的每组的热电偶温度传感器固定槽位等距离的设置在一个同心圆圆周上。

所述的吸收光阑迎光面设置有环形的V型槽，数个V型槽的槽底构成一组圆环，圆环的圆心与吸收光阑的圆心重合。

所述的V型槽夹角α的范围为20°～60°；所述的V型槽的深度小于等于吸收光阑厚度的0.5倍。

所述的吸收光阑的内径为被测激光束外径的1.05～1.1倍，吸收光阑的外径大于等于被测激光束外径的2倍。 

所述的热电偶温度传感器的工作端为露端型。

所述的热电偶温度传感器的工作端嵌入吸收光阑背光面设置的热电偶温度传感器固定槽位中；每个吸收光阑上粘接有数组结构相同的热电偶温度传感器，每组的热电偶温度传感器对应粘接在热电偶温度传感器固定槽位中；每组的热电偶温度传感器采用串联连接，并通过引线与温度采集模块电连接。

所述的吸收光阑采用的材料为硬铝或紫铜，吸收光阑迎光面的表面为经过高温等离子喷涂氧化铝和氧化钛混合物的涂层。

为了实现对高能激光束杂散光大范围复杂分布的动态测量，本发明中吸收光阑、温度采集模块均采用标准模块化设计，并采用分布式系统布局，多个独立设计的吸收光阑设置于高能激光的传输路径上，利用多个标准模块化设计的温度采集模块及网络交换机、上位机组建分布式测量系统。上位机通过网络交换机发送上层控制命令至各个温度采集模块，各温度采集模块接收到命令后解析转换为底层采集硬件电路控制命令，实现同步采集控制，并将采集后的数据通过网络交换机发送至上位机进行数据处理与显示。