Устройство для измерения энергетических параметров лазерного излучения

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоцивпястическихРеспублик(22) Заявле 51) М.Кл. Н 018 3(02 присоединением заявкисуЛарстоеоныи комитеоеета 1.иииетрое СССРа долам иосбретеиийи оп;зьтий 23) Приоритет К 621.375(088 юллстспь28.02.7 уоликованоата опублико пия описания 12.01,77 72) Авторы изобретен 1 О. П. Его(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН И 51РГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИ ласти измериройствам для метров непреИзобретение относится к обтельной техники, а именно к усизмерения энергетических парарывного лазерного излучения.Известны устройства для измерения энергетических параметров лазерного излучения, основанные на тепловом воздействии излучения, в виде калориметров и болометров.Недостатком известных устройств является ограниченный диапазон измерений со стороны больших мощностей, так как при определенных мощностях происходит разрушение (сгорание) чувствительных элементов и раз рушение ослабителей энергии типа полупрозрачных пластин и диафрагм.Кроме того, известные устройства подоб. ного типа не могут измерять распределение мощности по сечению и обладают недостаточной точностью.Цель изобретения - повышение точности измерений в широком диапазоне мощностей.Эта цель достигается тем, что в устройство дополнительно введен калориметр, расположепный в фокусе сферического зеркала, закрепленного рядом с болометром на конце вращающегося стержня.В результате уменьшается время пребывания болометров и зеркал в лазерном пучке и снижается тепловая нагрузка на пих, а также на калориметр без ущерба для точности. Возникает возможность выполнить калориметр в виде модели черного тела и уменьшить погрешность на отражении, Увеличение точности достигается введением комбинации б калориметра и боломевров; прн этом калориметр измеряет энергию излучения в заданное время, а болометры - относительную мощность в момент прохождения пучка. Оба результата обеспечивают абсолютное измерение 1 О мощности и ее распределения по одной из координат сечения пучка, Это позволяет уменьшить источники ошибок, связанные с посте.пенным изменением свойств болометров,1-1 а чертеже схематически изображено 15 предлагаемое устройство, где 1 - сферическое зеркало, 2 - нить болометра, 3 - стержень, 4 - калориметр, 5 - коллектор боло- метра, б - электродвигатель, 7 - пульт управления, 8 - осциллограф, А - А - пучок 20 лазерного излучения.Вогнутые сферические зеркала 1 и нитиболомепров 2 установлены па концах вращающихся стержней 3, которые закреплены на оси двигателя б, Неподвижный центр сфери ческой поверхности вращающихся зеркал находится на общей оси вращения. Зеркала 1 имеют следующую форму: их ширина (в направлении движения) везде составляет одинаковую известную долю 1/Й окружности, ко- ЗО торую описывает данный участок зеркала.3При вращении высота зеркал 1 больше или равна высоте сечения пучка излучения, Лазерный пучок АА направлен на зеркало 1 под углом к оптической оси зеркала. Неподвижный калориметр 4 расположен в фокусе зеркала 1 за пределами пучка АА. Калориметр 4 выполнен в виде цилиндра с коаксиальной конической полостью, моделирующей абсолютно черное тело, что обеспечивает работу прибора в широком спектральном диапазоне излучений, включая дальний инфракрасный диапазон, и с датчиком температуры - термосопротнвленивм. Электрическая схема калориметра на входе соединена с тврмосопротнвлением калориметра 4, а на выходе - со стрелочным индикатором в пульте управления 7. Нить боломеъра 2 включена в электрическую схему болометра через щеточный коллектор 5, установленный на оси двигателя 6. На выходе электрической схема болометра подключен осциллографический регистр,атор 8.Устройство работает следующим образом.При вращении стержней 3 зеркала 1 и ни. ти болометров 2 периодически с частотой и пересекают лазерный пучок АА. Зеркало 1 направляет отраженное излучение на вход неподвижного калориметра 4. Калориметр 4Ч регистрирует суммарную энергию Х У пою=ступившую в калориметр за время работы Т (цикл работы лазера), где Ж полное число импульсов за время Т. Нити болометров 2, пересекая пучок АА вырабатывают импульсные сигналы, представляющие мгновенную мощность пучка АА в относительных единицах. Импульсные сигналы записывают осциллографический региспратор 8,Форма зеркала и его траектория обуславливает попадание в калориметр энергии Х У равной 1/Й-й части суммарной энерЕ - 1гии непрерывного лазерного излучения за время Т. Постоянная времени остывания калориметра значительно больше времени Т и калориметр работает в режиме накопления, Полная энергия лазерного излучения за цикл работы У определяется соотношением.ЛУ = йХ У; и считывается с индикатора 7, проградуированного непосредственно в единицах энергии, Нить болометра 2 имеет постоянную времени охлаждения т, меньшую периода пересечений 5 пучка излучения (т 1/п), но большую времени нахождения нити 2 в пучке АА. Поэтому амплитуда импульсного сипала болометра пропорциональна мощности лазерного пучка, а ко времени следующего прохождения 10 пучка АА нить 2 успевает охладиться вовстречном воздушном потоке.По высоте импульса , мм, зарегистрированного на осциллограмме в момент времени 1, находится измеренная мощность Р(,.) 15 из выражения:Р(;) = Ьч,.гделУм20ч1=В режиме измерения просранственногораспределения мощности по одной координате поперечного сечения пучка, совпадающей с направлением движения болометра, сигнал от болометра через его электрическую схему попадает в дифференцирующий усилитель (расположенный в блоке управления 7) и затем на осциллограф 8, развертка которого синхронизирсаана с фронтом нарастания сигз 0 нала от болометра. На экране осциллографаописывается распределение мощности вдоль данной координаты.Устройство может найти применение дляизмерения энергетических параметров непреЗ 5 рывного излучения мощных и сверхмощныхлазеров.Формула изобретенияУстройство для измерения энергетическихпараметрав лазерного излучения в поперечном сечении пучка, содержащее сканирующее вогнутое сферическое зеркало и приемник излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений в широком диапазоне мощностей, в него введен калориметр, расположенный в фокусе сферического зеркала, закрепленного рядом с приемником на конце вращающегося стержня, а сканирую 1 цим приемником излучения служит боло- метр.505064 Составитель Н, ВоропаевТехред Г, Андреева Редактор Н, Коляда Корректор Л. Орлова Заказ 5192 Подписное МОТ, Загорский филиал Изд,1248 Тираж 963 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5