[發明專利]一種高能激光勻化腔衰減器

有效

• 申請號: 201310633652.4
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103644967A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 吳勇;楊鵬翎;趙海川;陳紹武;王振寶;閆燕;馮國斌
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G01J1/04
• 分類號: G01J1/04
• 代理公司: 西安文盛專利代有限公司 61100
• 代理人: 李中群

技術領域

本發明涉及一種高能激光光束的衰減器，尤其是一種用于高能激光光束測量的陣列衰減器。

背景技術

在高能激光參數測量中，需要獲得激光的光強時空分布，由于測試位置處的激光功率密度一般都較高，需要進行合理衰減，才能用布成面陣的光電探測器陣列進行探測。

目前常用的光學衰減方法主要有濾光片衰減法和積分球衰減法，即在每只探測器前增加一只光衰減器，將激光的功率衰減至探測器的可探測范圍內。由于濾光片在大倍數衰減時其衰減系數難于準確標定、對標定的功率計要求較高，而且當激光的入射角度發生變化時，衰減系數不一致，增加了標定難度，故在高能激光測量中應用較少。

中國工程物理研究院2000年碩士學位論文“強快靶測量的理論分析與實驗”中公開了一種利用石墨積分球陣列實現對大面積高能激光功率密度的大倍數衰減的方法，其基本原理是將激光束經入射孔進入一只積分球內，再經出射孔出射，其中激光入射孔和出射孔分布在積分球的兩側。授權專利ZL201110231864.0中也報道了一種高能激光半積分球陣列衰減器，采用大角度取樣錐孔結合半積分球的方法實現激光衰減，激光經半積分球腔吸收和漫反射后由激光出射孔射出，實現了激光功率密度的大幅衰減。上述積分球結構衰減器的不足之處是，由于積分球衰減器為非對稱結構，入射孔和出射孔位于積分球兩側，在激光傾斜入射時，只有當衰減器和激光方向處于特定的位置夾角才能實現大角度激光衰減，而且可衰減的激光入射角度有限；此外為了實現較大倍數的光強衰減，積分球很難做到較小的尺寸，限制了陣列衰減器在高空間分辨激光光束參數測量中的應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種結構緊湊的高能激光勻化腔衰減器，可實現高能激光功率密度的大倍數衰減，而且當激光在一定入射角度范圍內斜入射時，對衰減器的擺放位置和角度不敏感。

本發明的技術方案如下：

一種高能激光勻化腔衰減器，包括沿入射激光方向依次設置的前面板、小孔取樣板、衰減板和輸出面板；

前面板和小孔取樣板上加工有大角度取樣錐孔，大角度取樣錐孔的開口端設置在前面板上，并迎著激光入射方向，大角度錐孔的尾端設置小孔取樣板的內部，并與小孔取樣板后端同軸設置的通光直孔相通；

衰減板的前端設置有勻化腔，勻化腔和衰減板的后端面之間設置有透光通道，透光通道平行于大角度取樣錐孔的軸線，并以其為對稱軸呈圓對稱分布；

輸出面板的前端設置有勻化腔，勻化腔和后端面之間設置有輸出孔，所述輸出孔與大角度取樣錐孔同軸設置；勻化腔為內表面為漫反射面的空腔。

上述高能激光勻化腔衰減器中，透光通道的橫截面為若干只對稱排布的圓孔。

上述高能激光勻化腔衰減器中，透光通道的橫截面為若干只對稱排布的月牙形孔。

上述高能激光勻化腔衰減器中，還包括在大角度取樣錐孔中部插入的漫透射片，漫透射片與大角度取樣錐孔的軸線垂直。

上述高能激光勻化腔衰減器中，漫透射片材料為石英、硅或三氧化二鋁。

上述高能激光勻化腔衰減器中，輸出面板的后端設置有探測器限位孔，輸出孔正對探測器的光敏面。

上述高能激光勻化腔衰減器中，勻化腔內設置有漫透射片。

上述高能激光勻化腔衰減器中，漫透射片材料為石英、硅或三氧化二鋁。

上述高能激光勻化腔衰減器中，前面板、小孔取樣板、衰減板和輸出面板的材料為石墨、鋁、銅或銅鋁復合材料。

上述高能激光勻化腔衰減器中，前面板的迎光面為漫反射面或鏡面反射面。

本發明具有的有益效果有：

1、本發明的衰減器中，激光經過大角度取樣錐孔耦合進復合設計勻化腔和通光孔，使得光束經過多次的漫反射和散射后輸出探測器，故可以實現大倍數的光強衰減，同時在勻化腔內增加了漫透射片，對光束進一步勻化，并改善了衰減器的角度入射特性。

2、本發明衰減器中，在大角度取樣錐孔中部設置有漫透射光學窗口，可有效勻化入射激光，改善衰減器的角度特性。

3、本發明的衰減器中，各單元采用對稱結構設計，可使得衰減器對激光斜入射的方向和擺放位置不敏感，降低了使用要求，同時只需要標定一個方向處的不同入射角和衰減系數的關系，就可以應用所有的入射方向，有效降低了衰減器的標定難度。

4、本發明衰減器采用多層結構疊層制成，各層之間具有較大接觸熱阻，激光輻照時，能夠有效降低前面板溫升對后面測量系統的熱影響。

5、本發明衰減器通過改變不同衰減單元的參數，有效調節衰減系數，滿足了不同的測試需求。