[发明专利]一种超短脉冲激光能量测量方法及系统

说明书

本发明涉及一种超短脉冲激光能量测量方法及系统。所述方法包括确定待测超短超强激光的光斑；根据所述光斑确定辐射变色膜的尺寸；获取所述辐射变色膜的初始的空间二维分布的光密度值；利用所述待测超短超强激光对所述辐射变色膜进行曝光；获取曝光后的辐射变色膜的曝光后的空间二维分布的光密度值；利用所述初始的空间二维分布的光密度值和所述曝光后的空间二维分布的光密度值确定所述辐射变色膜曝光前后的净光密度值；对所述净光密度值进行标定，得到标定的拟合曲线；利用所述标定的拟合曲线确定照射到辐射变色膜上的所述待测超短超强激光的能量。本发明不仅能够测量输出的超短脉冲激光总能量，还能够测量超短脉冲激光能量的空间分布。

技术领域

本发明涉及激光能量测量领域，特别是涉及一种超短脉冲激光能量测量方法及系统。

背景技术

目前，常用的激光能量测量设备是激光能量计，其探测器主要有光电二极管、热电堆和热释电三种。光电探测器主要用于低功率激光(0mW-2W)的探测，能量密度在1nJ/cm2以下(无衰减情况下)。热电堆探测器主要用于高功率激光的测量，量程可达到kW(连续光)，最大脉冲能量密度可达到1J/cm2。热释电探测器主要用于脉冲激光测量，最大能量密度范围0.6J/cm2，量程为15J以下。但是，在应用上现有能量探测器有很多的缺点，如下：

探测器的成本与探头的面积有关，目前最大的探头口径为3英寸，而且其价格非常昂贵。目前超短脉冲激光的光束口径越来越大，在更大口径的探测需求面前，大面阵探测器的加工非常困难；超短脉冲激光压缩后的功率密度已经远远超过了空气的电离阈值，因此超短脉冲都是在真空环境中进行传输，而目前使用的探测器都无法在真空环境下进行测量；由于探头结构与内部材料的影响，在一些应用场合(如需要测量激光与束流时)，可能无法同时与其他物理量测量设备一同进行数据采集；现有探测器无法给出测量激光的光斑能量分布；须通电后才可工作，抗电磁干扰能力差；因此，现有的能量探测器已经远远不能满足超短脉冲激光能量测量的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种超短脉冲激光能量测量方法及系统，不仅能够测量输出的超短脉冲激光总能量，还能够测量超短脉冲激光能量的空间分布。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种超短脉冲激光能量测量方法，包括：

确定待测超短超强激光的光斑；

根据所述光斑确定辐射变色膜的尺寸；

获取所述辐射变色膜的初始的空间二维分布的光密度值；

利用所述待测超短超强激光对所述辐射变色膜进行曝光；所述待测超短超强激光的光斑中心与所述辐射变色膜的中心重合；

获取曝光后的辐射变色膜的曝光后的空间二维分布的光密度值；

利用所述初始的空间二维分布的光密度值和所述曝光后的空间二维分布的光密度值确定所述辐射变色膜曝光前后的净光密度值；

对所述净光密度值进行标定，得到标定的拟合曲线；所述标定的拟合曲线为净光密度值与待测超短超强激光的能量密度的关系曲线；

利用所述标定的拟合曲线确定照射到辐射变色膜上的所述待测超短超强激光的能量。

可选的，所述利用所述初始的空间二维分布的光密度值和所述曝光后的空间二维分布的光密度值确定所述辐射变色膜曝光前后的净光密度值，具体包括：

利用公式确定所述初始的空间二维分布的光密度值的平均值；其中，为初始的空间二维分布的光密度值的平均值，OD^ij为初始的空间二维分布的光密度值，R为扫描空间分辨率，S为扫描区域的总面积；

利用公式确定所述辐射变色膜曝光前后的净光密度值；其中，为所述辐射变色膜曝光前后的净光密度值，为曝光后的空间二维分布的光密度值。