[發明專利]一種激光能量測量方法及裝置

在審

• 申請號: 201910100579.1
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109781256A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 田昌勇;王小軍;張元華;楊晶;劉可;李淑軍;彭欽軍;許祖彥
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: G01J1/56
• 分類號: G01J1/56
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 肖佳

本發明公開了一種激光能量測量裝置，包括吸收體、溫度傳感器、加熱裝置、數據采集卡及處理器；所述加熱裝置設置在所述吸收體內部；所述數據采集卡分別與所述溫度傳感器和所述處理器通訊連接；所述溫度傳感器用于測量所述吸收體受到激光輻照引起各個位置的溫度增量，所述加熱裝置用于加熱所述吸收體。通過對激光輻照后的吸收體的檢測，并利用加熱裝置對吸收體加熱，進行激光輻照能量的校準，從而實現了對激光分布的精確測量。

技術領域

本發明涉及激光檢測技術領域，尤其涉及一種激光能量測量方法及裝置。

背景技術

在工業加工、信息處理和國防等領域，高功率激光發揮著越來越重要作用。近年來，一些綜合實力較強的國家建立了自己的大型高功率固體激光裝置，如中國工程物理研究院的SG-Ⅲ裝置，歐盟建立的HiPER裝置等。

測量激光輻照到材料表面的功率及空間分布，對于研究輸出光束空間強度分布、光束質量、靶上能量集中度及保障實驗穩定進行、評價強激光系統性能都有著重要的意義。

為了測量激光輻照到材料表面的功率及分布，近年來常用漫反射成像法、光斑成像法、掃描取樣法和陣列探測法等。

漫反射成像法是高能激光測量的常用手段，但測量不確定度高，多用于定性測量。用漫反射成像法，借助熱像儀測量靶面溫度，搭建了反演靶面激光強度時空分布的重構算法。

光斑成像法基于CCD激光光束質量分析，將被測激光聚焦照射到漫反射屏上，用CCD相機對光斑圖像進行成像測量。該方法操作簡單，但難以定量分析輻照度分布。時文遠等人設計開發了一套基于成像法的中波紅外激光遠場功率測量系統,給出了成像法測量遠場激光功率密度分布的基本原理。

掃描取樣法通過高速旋轉的取樣光刀進行反射取樣，探測器在特定位置接收光刀反射過來的激光，獲得激光的瞬時功率和平均功率。

用量熱陣列測量遠場激光能量分布和總能量分布，設計的算法中考慮到石墨熱參數隨溫度的變化、靶面反射系數的影響，使得測量的不確定度較小。其局限性主要在于不能給出遠場激光強度的時空分布。

在實驗室和外場實驗中，常用光電陣列法對激光進行測量，利用半導體光敏材料，接收激光信號，計算材料表面的灰度值，反映激光到靶功率密度。具有時間分辨力高、響應靈敏等特點，在遠距離激光大氣傳輸試驗中應用較普遍。但是，這種裝置的測量動態范圍有限，通常在1：100左右。此外，由于高能激光的功率密度高，而光電探測器的線性飽和閾值相對較低，光電器件若長時間暴露在強激光下，容易發生損壞。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是提供一種激光能量測量方法及裝置以解決上述問題。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明的第一方面提供了一種激光能量測量方法及裝置，包括吸收體、溫度傳感器、加熱裝置、數據采集卡及處理器；所述加熱裝置設置在所述吸收體內部；所述數據采集卡分別與所述溫度傳感器和所述處理器通訊連接；所述溫度傳感器用于測量所述吸收體受到激光輻照引起各個位置的溫度增量，所述加熱裝置用于加熱所述吸收體。

進一步地，所述吸收體為感光金屬或感光液體。

進一步地，所述感光金屬為銅、金及鍍石墨銅其中的一種或多種。

進一步地，所述溫度傳感器為接觸式傳感器或非接觸式傳感器。

進一步地，所述溫度傳感器為熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器或IC溫度傳感器其中的一種。

進一步地，所述吸收體為多個，且每個所述吸收體均設置有加熱裝置；多個所述吸收體為陣列排布。

進一步地，所述加熱裝置為硅碳加熱棒、不銹鋼加熱棒、硅鉬加熱棒或電阻絲加熱棒其中的一種。