Преобразователь мощности лазерного излучения

УИзобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения мощности лазерного излучения;Известен преобразователь мощности излучения, содержащий приемный элемент, выполненный из металлического стержня, один торец которого обращен к падающему излучению, а другой активно термостабилизируется жидкостью, Чувствительный элемент преобразователя выполнен в виде термобатареи, формирующей электрический сигнал, пропорциональный градиенту температуры вдоль приемного элемента и, следовательно, падающей мощности излучения.Недостатком преобразователя является низкое быстродействие, определяемое конструкцией; в частности выполнением приемного и чувствительного элементов в 5 10 15 20 виде отдельных деталейИзвестен также преобразователь мощности излучения, содержащий приемный элемент, выполненный в виде пластинки кристалла, обладающийанизотропией тер маЭДС, при этом оси кристалла не параллельны приемной поверхности пластинки. В этом преобразователе чувствительный элемент, обьединенныф с приемным элементом, формирует электрический сигнал 30 пропорциональный градиенту температуры по толщине пластинки, возникающему под действием мощности падающего излучения.Недостатком этого преобразователя яв ляется низкое быстродействие, определяемое временем установления градиента температуры в пластинке, которое определяется минимально достижимой при изготовлении толщиной кристаллической пластинки, составляющей около 0,1 мм.По технической сущности наиболее близок к изобретению преобразователь мощности излучения, выполненный в виде пленки из термоэлектрического материала 45 со столбчатой структурой, напыленной на электроизолирующую подложку. В таком преобразователе приемным и чувствительным элементом является пленка из термоэлектрического материала, которая 50 благодаря анизотропии ее физических свойств, формирует электрический сигнал, пропорциональный градиенту температуры по толщине пленки, возникающему пад действием мощности падающего излучения. 55Недостаток преобразователя состоит в низкой точности преобразования мощности лазерного излучения, обусловленной зависимостью его показаний от степени и направлении поляризации падающего излучения. Это явление обьясняется ани-. зотропией физических свойств пленки, в частности анизотропией электропроводности, что обусловливает анизотрапию поглощения дихраизм) волн излучения с различной ориентацией электрического вектора, Кроме того, в области низких частот возникает дополнительная погрешность, обусловленная неустойчивым конвективным теплообменом между приемной поверхностью нагретого излучением приемника и свободно перемещающимся окружающим воздухом, Этот конвективный теплообмен вызывает неконтролируемые флуктуации градиента температуры в пленке и соответствующие флуктуации выходного сигнала преобразователя,Цель изобретения - повышение точности преобразователя мощности.Для достижения этой цели корпус преобразователя мощности лазерного излучения выполнен замкнутым с входным окном, причем внутренняя поверхность корпуса выполнена диффузно отражающей, преобразователь, кроме приемного элемента, выполненного в виде электроизолирующей подложки с напыленной на ее поверхность анизотропной пленкой из термоэлектрического материала, дополнительно содержит фокусирующее зеркало, образующее с входным окном оптическую систему, при этом фокусирующее зеркало расположено наклонно относительно оси оптической системы, а приемный элемент установлен внутри корпуса вне поля зрения оптической системы и закреплен так, что его тыльная поверхность расположена в контакте с внутренней поверхностью корпуса.На чертеже показан предлагаемый преобразователь.Преобразователь содержит корпус 1, выполненный в виде замкнутого объема с диффузно-отражающей внутренней поверхностью и входным окном 2. Внутри корпуса на оптической оси преобразователя наклонно к оптической оси установлено фокусирующел зеркало 3, Внутри корпуса вне поля зрения оптической системы, образованной входным окном 2 и факусирующим зеркалам 3, установлен приемный элемент 4, подложка которого плотно прижата тыльной- стороной к корпусу 1, что обеспечивает хороший тепловой контакт между приемным элементом и корпусом.Преобразователь работает следующим образом. Пучок лазерного излучения через входное окно 2 в корпусе 1 падает на фокусирующее зеркало, которое обеспечивает отражение и концентрацию излучения на внутренней диффузно-отражающей поверх2002216 ности корпуса 1. После многократного переотражения от внутренней поверхности корпуса раСсеянное излучение, пропорциональноепо мощности падающему на вход преобразо-вателя излучению попадает на приемный элемент 4, формирующий выходной сигналпреобразователя. Применение фокусирующего зеркала позволяет локализовать всеизлучение на небольшом первичном участке диффузно-отражающей поверхности и 10тем самым уменьшить зависимость показаний преобразователя от пространственногои углового распределения излучения, поступающего на вход в преобразователь, за счетвыравнивания условий переотражения излучения внутри корпуса преобразователядля всех пространственных и угловых составляющих полного пучка,Приемный элемент 4 установлен вне поля зрения оптической системы, образованной входнь 1 м окном 2 и фокусирующимзеркалом 3 с тем чтобы полностью исключить попадание на приемный элемент направленного излучения лазерного пучка иобеспечить попадание только многократно 25переотраженного рассеянного излучения,Поскольку при многократном переотражении от внутренней поверхности кроме рассеяния излучения происходит егодеполяризация, на приемный элемент падает практически деполяризованное излучение независимо от азимута и степениполяризации лазерного излучения, падающего на вход преобразователя. 35Деполяриэованное излучение, воспринимаемое приемным элементом, преобраФ о рмул а изобретенияПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий приемный элемент в виде электроизолирующей подложки, на, поверхности. которой выполнена анизотропная пленка из термо электрического материала, отличающийся тем, что в него введен замкнутый корпус с, входным окном и фокусирующее зеркало, внутренняя поверхность корпуса. выполне 50 зуется в. электрический сигнал, прямо пропорциональный мощности этого излучения. Таким образом, деполяриэацией излучения в данном случае устраняется одна из главных составляющих погрешности преобразователя, обусловленная зависимостью показаний приемного элемента от степени и азимута поляризации падающего на него излучения.Кроме того, размещение приемного элемента внутри замкнутого объема обеспечивает стабильность конвективного тепло- обмена между приемной поверхностью и контактирующим с ней окружающим воздухом, а обеспечениехорошего теплового контакта приемного элемента с корпусом приводит к выравниванию температуры приемного элемента, корпуса и воздуха внутри корпуса, что снижает интенсивность указанного выше конвективного теплообмена приемной поверхности с окружающим воздухом.Устранение составляющих погрешности, обусловленных поляризацией излучения и нестабильностью конвективного теплообмена, обеспечивает повышение точ- ности преобразования мощности преобразователем. 56) Козаченко М. Л. Первичный измерительный преобразователь ТПИ, Квантовая электроника. 1978., т. 5, М 11, с, 2516.Анатычук Л. И, Термоэлементы и термоэлектрические устройства, Справочник, 1979, с. 664.Патент США В 3851174, кл, 6 01 3 3/00, 1976. на диффуэно отражающей, фокусирующее зеркало расположено внутри корпуса и образует с входным окном оптическую систему, причем фокусирующее зеркало. расположено наклонно к оси оптической системы, приемный элемент установлен внутри корпуса вне поля зрения оптической системы, причем тыльная поверхность подложки приемного элемента установлена на внутреннеи поверхности корпуса,