[發明專利]基于光壓原理測量高能激光能量參數的方法和裝置

有效

• 申請號: 201110233271.8
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN102322951A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 陳紹武;葉錫生;劉晶儒;吳勇;劉衛平;楊鵬翎;張磊
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G01J1/56
• 分類號: G01J1/56
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

技術領域

本發明涉及一種激光能量參數的測量方法和裝置，尤其涉及一種基于光壓原理的高能激光參數測量方法和裝置。

背景技術

高能激光器是指平均功率大于萬瓦，持續時間達到數秒以上，輸出能量在數萬焦耳以上的激光器，具有重要的工業和軍事應用前景。高能激光的輸出能量是表征激光效力的重要參數，通常采用熱吸收法對高能激光的輸出能量進行絕對測量。其原理是激光入射能量被吸收體吸收后，光能轉換為熱能，通過測量吸收體外壁溫度探頭的溫升計算出入射激光的絕對能量。為實現高能激光的絕對測量，測量系統需要吸收全部的激光輻照，并采取有效的抗表面損傷措施及采用水循環散熱以縮短熱平衡時間。此外基于吸收原理的測量裝置在使用中將激光能量全部吸收，無法滿足激光實驗中對光束在線監測的需求。

為實現激光能量參數的在線測量，1991年4月公開的中國專利88105433號，公開了一種基于光壓原理的測量脈沖激光能量的測量裝置，其核心部件是一只類似于扭秤工作原理的框架，框架的兩側安裝兩只反射鏡，框架下部設置一個在磁場中的線圈，激光入射到反射鏡上，在光壓的作用下，框架轉動，帶動線圈在磁場中轉動，產生感生電動勢，從而測量得到光壓值，再推算得到激光能量。該裝置在應用中不遮斷光束，可以實現激光能量參數在線監測，但是存在的問題是由于扭轉結構的原因，只能用于脈沖激光的測量，難以用于連續波高能激光參數的測量。

發明內容

本發明目的是提供一種連續波高能激光能量參數測量方法和裝置，在使用中不遮斷光束，可實現對激光束在線監測。

本發明的技術解決方案為：

一種基于光壓原理測量高能激光能量參數的方法，包括以下步驟：

1】在高能激光入射光路上設置光反射鏡，該反射鏡被變形桿固定，且變形桿可在光壓作用下產生足夠的扭曲變形和彎曲變形；

2】用至少3只位移傳感器實時測量激光出光過程中光壓引起的反射鏡的微位移；

3】對上述多個位移傳感器產生的微位移進行解算，得到激光產生的光壓值；

4】按照光壓和激光功率的關系，計算得到激光的功率值；

5】對出光時間內的激光功率積分得到入射激光的能量值。

上述對多個位移傳感器產生的微位移進行解算得到激光光壓值的具體步驟如下：

1】建立位移傳感器位移δ與光壓值F、施力點坐標(x，y)的關系：

δ=F·y02(y0-3y)/6EI+F·x·x0/GIt]]>

其中：

EI表示反射鏡及變形桿的彎曲剛度，

GI_t表示反射鏡及變形桿的扭轉剛度，

變形桿上端的中部為坐標原點，

變形桿的長度方向為y軸，

寬度方向為x軸，

位移測點的坐標為(x₀，y₀)；

2】重復步驟1】建立多個位移傳感器位移δ與光壓值F、施力點坐標(x，y)的關系；

3】聯立步驟2】得到的方程組，計算得到光壓值F、施力點坐標(x，y)。

上述激光功率和光壓的對應關系為：

F＝2·I·cosθ/c，

其中：

I為光功率，

F為光壓，

c為光速，

θ為光入射方向與反射鏡法線夾角。