[发明专利]激光绝对辐射传递标准装置

说明书

技术领域

本发明光学计量领域，主要涉及一种激光功率传递标准装置，尤其涉及一种激光绝对辐射传递标准装置。

背景技术

激光率是评价激光的重要参数，通常采用激光绝对辐射传递标准装置对其进行测量。激光绝对辐射传递标准装置可以是单独的传递标准器，也可以由传递标准器和灵敏度线性测量装置构成。传统的传递标准器由陷阱型光电探测器、数字电压表和计算机系统组成。连续激光辐射到陷阱型光电探测  器探测面上，输出电响应被数字电压表测量，计算机系统对电响应测量数据进行处理后获得被测激光的功率值。为了保证传递标准器测量结果的准确性和统一性，传递标准器需要向上一级标准溯源并根据溯源结果对传递标准器进行线性修正。传递标准器的溯源一般采用与低温辐射计直接比对法，即在输出功率小于1mW的标准激光光源照射下，先用低温辐射计测量获得激光功率P₀，再用传递标准器测量获得测量电压V，测量电压V与激光功率P₀的比值作为传递标准器溯源获得的灵敏度R₀；再用灵敏度线性测量装置对传递标准器的灵敏度线性进行测量。这种灵敏度线性测量装置的工作原理为：将带有两个光孔的调制盘放置在激光光源与传递标准器的光电探测器之间且两个光孔分别对准灵敏度线性测量装置中的两条光路，通过一个由步进电机驱动的挡板实现传递标准器的三次不同采样(即挡板分别处于遮挡第一光孔或遮挡第二光孔或均不遮挡这三个位置上)获得在激光功率值P_i下的三个电压响应值V₁、V₂、V₃，传递标准器的计算机系统根据一组功率标定公式计算出P_i所对应 的标定灵敏度R_i并存盘。传递标准器可根据存盘的标定灵敏度R_i对其以后测量的激光功率进行修正。然而，对于功率大于1mW的连续激光而言，由于饱和效应和热效应，传递标准器的灵敏度线性和稳定性都会迅速变差，无法完成高精度的激光功率测量。此外，在对传递标准器进行线性标定中，由于灵敏度线性测量装置在采集电压响应值V₁、V₂、V₃时，挡板的运动是间断的，因此，在同一个激光功率值下的采样周期较长，导致激光光源的稳定性对标定灵敏度R_i带来较大影响，进而降低了标定精度。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是，针对现有激光功率传递标准装置的不足，提供一种能够对0.5mW～100mW的连续激光进行精确测量的激光绝对辐射传递标准装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的激光绝对辐射传递标准装置是在传统传递标准器的基础上增加了一个含有第一直流电机、第一壳体、第一盖板和第一叶片的取样斩波器组件，所述传统传递标准器含有光电探测器、数字电压表和装有数据处理软件包的计算机系统，所述第一叶片为圆片结构且带有1～4个第一透光孔，所述第一透光孔均匀分布在以叶片中心为圆心的同一圆周上；所述第一壳体为U型且底部带有第二透光孔，第二透光孔位于与第一壳体底部中心为圆心的圆周上；第一盖板上带有中心孔和第三透光孔，第三透光孔位于以第一盖板中心为圆心的圆周上；所述第一直流电机安装在第一盖板的中心孔处，第一叶片位于第一壳体中且第一叶片中心与第一直流电机转轴固连，第一盖板固连在第一壳体的敞口一端，所述第二透光孔和第三透光孔的圆心正对第一透光孔所在的圆周；取样斩波器组件放置在被测激光器与所述光电探测器之间，且所述第二、第三透光孔与光电探测器上的光束输入口正对；被测激光器输出的连续激光经过所述取样斩波器组件后变为脉冲光，该脉冲光被光电探测器探测并转换成脉冲电压信号，脉冲电压信号经所述数字电压表采集后送入所述计算机系统；所述数据处理软件包含有存储模块和激光功率计算模块，存储模块中存有灵敏度随响应电压变化的灵敏度线性标定曲线和测量不确定度随响应电压变化的测量不确定度标定曲线，激光功率计算模块根据有效测量电压计算被测激光器的激光功率及对应的扩展不确定度并输出，所述有效测量电压取所述脉冲电压信号中各峰值扣除背景噪声的平均值。