[發明專利]一種高能激光能量測量裝置

有效

• 申請號: 201310048553.X
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103148948A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 王振寶;馮國斌;陳紹武;楊鵬翎;葉錫生
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G01J5/58
• 分類號: G01J5/58;G01J5/02
• 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

本發明涉及一種用于光熱法高能激光能量測量的裝置，尤其是一種適用于長時間、大能量高能激光絕對測量的裝置。

背景技術

在高能激光參數測量中，激光總能量是一個最基本也是最為重要的指標參數，常采用光熱法測量，即將激光入射至石墨等材料制成的吸收體上，吸收體吸收入射激光的能量并轉化成自身的溫升，通過測量溫升從而推算得到高能激光的總能量。隨著高能激光技術的發展，高功率、長出光時間激光器已經成為各國積極發展的方向，目前出光功率兆瓦、出光時長達到分鐘量級的激光器也即將成為可能，如何實現其參數的準確測量已經成為下一代高能激光器發展的制約因素。

現有的全吸收能量計在高能激光能量測量中，吸收體受光面由于要承受全部的長時間激光輻照，其抗激光損傷和破壞能力將成為其技術瓶頸，目前常采用的方法有：（1）水循環導熱，盡快將熱傳到出，這種方案可以降低熱平衡后吸收體的溫升，但是無法解決激光輻照到吸收體時對吸收體表面的破壞，且需要在能量測量裝置中增加循環水路，勢必增加結構復雜性和成本；（2）在吸收體表面噴鍍碳化硅等抗激光輻照膜，這種方案提高破壞閾值的能力也十分有限，并且增加了系統的復雜性。隨著激光功率密度的大幅提升和出光時間的延長，如何提高吸收體抗激光破壞閾值成為測量系統的關鍵技術，急需要新的思路去解決。

發明內容

本發明的目的是提供一種高破壞閾值的高能激光能量測量裝置，通過姿態調解機構，對能量測量裝置的熱吸收體進行激光輻照面的位置調節，避免常規測量中只是熱吸收體局部表面承受強光輻照而導致的吸收體破壞，大大降低了輻照到熱吸收體表面上的平均激光功率密度，提高了吸收體的抗激光破壞閾值。

本發明的技術方案如下：

一種高能激光能量測量裝置，包括熱吸收體、收集罩、測溫單元和溫度采集處理單元，測溫單元和溫度采集處理單元之間電連接，其特征在于：所述的收集罩設置在熱吸收體的外部，且收集罩和熱吸收體的迎光面之間形成了密閉空腔，測溫單元設置在熱吸收體和收集罩上，收集罩的迎光面方向開有通光孔，收集罩下方設置有姿態調節單元，可在出光過程中，改變高能激光入射至熱吸收體的水平位置、高低位置和入射角度。

上述熱吸收體的迎光面上設置有若干只內凹盲孔，所述內凹盲孔的開口方向朝向迎光面。

上述內凹盲孔為錐孔或半球孔。

上述收集罩上通光孔的口徑d₁、入射高能激光束的光束截面口徑d₂、熱吸收體表面尺寸L、收集罩和熱吸收體之間空腔的距離h滿足下面的關系：

d₂=(0.3～0.8)d₁；

L=(1.5～2.5)d₁；

h=(0.8～1.2)d₁。

收集罩上通光孔的口徑d₁、入射高能激光束的光束截面口徑d₂、熱吸收體（1）表面尺寸L、收集罩和熱吸收體之間空腔的距離h滿足下面的關系：

d₂=0.5d₁；

L=2.0d₁；

h=1.0d₁。

上述高能激光入射至熱吸收體的角度θ=0~45°。

上述姿態調節單元使通過通光孔的高能激光束在熱吸收體的迎光面循環掃描。

上述的姿態調節單元包括水平調節機構、豎直調節機構和以熱吸收體迎光面方向為參照的俯仰調節機構、左右調節機構。

上述熱吸收體和收集罩均采用石墨制成；所述密閉空腔的腔體內表面處理為漫反射面；所述熱吸收體和收集罩的四周設置有隔熱材料制成的隔熱層。

上述的測溫單元為按照一定空間分布的熱電偶陣列。

本發明具有的有益效果如下：

1、本發明通過激光束循環掃描的熱吸收體表面的方式，避免了吸收體局部表面持久承受強激光輻照，降低了輻照到熱吸收體表面上的平均激光功率密度，提高了吸收體的抗激光破壞閾值；對于激光功率密度分布不均勻的光束來說，可以避免激光的強光斑處一直輻照到吸收體的局部表面，特點更加明顯。

2、本發明光在熱吸收體迎光面上設置有若干只錐孔或半圓孔，進一步增大了激光輻照面積，降低了輻照到吸收體表面的平均功率密度。

3、本發明所設計的高能激光能量測量裝置四周設置有隔熱材料，降低了測量中熱損失，提高了測量精度。