[其他]一種脈沖激光功率標(biāo)定儀器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101986000005736
• 申請(qǐng)日: 1986-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN86105736B
• 公開（公告）日: 1988-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林幼娜;劉巽亮;邵北生;孟慶榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)學(xué)院
• 代理公司: 北京工業(yè)學(xué)院專利代理事務(wù)所
• 代理人: 秦月貞

本發(fā)明是由激光光源（１）、衰減系統(tǒng)（２）、監(jiān)控系統(tǒng)（３）組成、能在１０^-3～１０^-7Ｗ的范圍內(nèi)建立脈沖激光功率標(biāo)準(zhǔn)。特別適用于微弱光強(qiáng)度的標(biāo)定。在１０^-7Ｗ量級(jí)范圍內(nèi)。誤差小于１５％，按分貝衰減量線性疊加的原理，本系統(tǒng)的標(biāo)定量可以外延到小于１０^-7激光領(lǐng)域。本發(fā)明的核心是楔形衰減器，其入射光與出射光同軸，并同時(shí)給出監(jiān)測(cè)能量與脈寬的光信號(hào)，成為多用途的衰減監(jiān)測(cè)頭，能承受強(qiáng)激光功率，寬波段響應(yīng)。

本發(fā)明是一種標(biāo)準(zhǔn)的峰值功率可變的微弱激光光源，適用于在10^-210^-7寬度范圍內(nèi)建立脈沖激光功率的標(biāo)準(zhǔn)，特別適用于微弱光強(qiáng)度的標(biāo)定。

目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)較成熟的和定量的標(biāo)定方法。現(xiàn)有的衰減器中如：J.P.5419763光衰減器及J.P.56161501光可變衰減器，是由兩片半反鏡，兩個(gè)光電探測(cè)器，一個(gè)起偏鏡，一個(gè)檢偏鏡，液晶及液晶供電電路，反饋控制電路構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高;在高能量下，有吸收飽和、使遮光材料脫落、燒壞等問題，因此不能做大功率能量下的衰減器，且其入射光是自然光，衰減后的光束是偏振光，改變了原光束結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的是，建立很寬范圍內(nèi)的光能量與功率的標(biāo)準(zhǔn)，以較高精度實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱光能量、功率的標(biāo)定。

圖1是標(biāo)定儀器的裝置簡(jiǎn)圖：1是光源，2是衰減系統(tǒng)，3是監(jiān)控系統(tǒng)，

圖2是楔形衰減器的組成圖〈＆＆〉，是光楔Ⅰ，2a₂是光楔Ⅱ，2a₃是斜方棱鏡。

圖3是光楔的光路圖，

圖4是差值（I_s-I_p）與入射角P的關(guān)系曲線圖，

圖5是楔形衰減器的光路圖。

本發(fā)明是由光源（1），衰減系統(tǒng)（2），監(jiān)控系統(tǒng)（3）三部分組成。光源（1）是采用中、小功率固體調(diào)Q激光器;衰減系統(tǒng)（2）由楔形衰減器（2a）、階梯衰減器（2b）及可變衰減器（2c）組成;監(jiān)控系統(tǒng)（3）由脈寬監(jiān)測(cè)裝置（3a）及能量監(jiān)測(cè)裝置（3b）組成。

結(jié)合附圖介紹本標(biāo)定儀器的工作原理

〈＆＆〉為了精確地給出激光器輸出的功率值，必須對(duì)每次發(fā)出光脈沖的能量和脈寬進(jìn)行監(jiān)測(cè)，我們把監(jiān)測(cè)能量裝置及監(jiān)測(cè)脈寬裝置總稱為監(jiān)控系統(tǒng)，為了能給出10^-7W的標(biāo)準(zhǔn)峰值功率這個(gè)最小量值，必須將激光器發(fā)出的兆瓦級(jí)功率衰減到零點(diǎn)幾微瓦，這需要一個(gè)最大衰減量達(dá)130分貝的衰減系統(tǒng)，其中至少100～130分貝之間連續(xù)可變，以保證微功率計(jì)的30分貝的動(dòng)態(tài)范圍。這樣，由激光器發(fā)出的激光脈沖，經(jīng)衰減系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的處理即可達(dá)到標(biāo)定的要求。本發(fā)明是以1.06μm波長(zhǎng)的激光為基礎(chǔ)，也適用于其它波長(zhǎng)的光。

為了實(shí)現(xiàn)衰減量130db，且至少在100～130db之間連續(xù)可變，采用三級(jí)衰減：

1.第一級(jí)為楔形衰減器：見圖2，除了要求它達(dá)到一定的衰減量（60分貝左右），還要求其入射光與出射光同軸，外形尺寸小以及偏振態(tài)對(duì)衰減量的影響小等，為了滿足這些要求，采用兩塊相同的光楔（2a₁）（2a₂），相應(yīng)放置（對(duì)于同級(jí)光，其對(duì)光楔（2a₁）的入射角≡對(duì)光楔（2a₂）的入射角，若取奇數(shù)同級(jí)光，兩光楔楔角對(duì)向放置，若取偶數(shù)同級(jí)光，兩光楔楔角同向放置），以使入射、出射光同向，在其后采用一塊斜方棱鏡（2a₃）平移光軸，以實(shí)現(xiàn)入射、出射光軸的重合。它的衰減量是固定不變的，其破壞閾值較高，故將它作為衰減系統(tǒng)的第一級(jí)。

楔形衰減器的光楔是一個(gè)頂角A很小（3°±0.1°）的棱鏡，見圖3，來(lái)自光源的一束光，投射到光楔表面，產(chǎn)生反射和折射，進(jìn)入光楔的光束在光楔的兩個(gè)內(nèi)表面之間往返連續(xù)進(jìn)行反射，光楔內(nèi)部的光束每投射到光楔內(nèi)表面一次，就有一束光透射出去，投射次數(shù)愈多，出射的光強(qiáng)愈弱。現(xiàn)將光束在光楔內(nèi)表面投射的次數(shù)用級(jí)來(lái)表示，每級(jí)的光強(qiáng)均可用菲涅耳公式計(jì)算出來(lái)，與光楔材料、楔角A、入射角B有關(guān)。光楔的各級(jí)分束光，都可以用作衰減光束。