[发明专利]一种高能激光能量测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光热法高能激光能量测量的装置，尤其是一种适用于长时间、大能量高能激光绝对测量的装置。

背景技术

在高能激光参数测量中，激光总能量是一个最基本也是最为重要的指标参数，常采用光热法测量，即将激光入射至石墨等材料制成的吸收体上，吸收体吸收入射激光的能量并转化成自身的温升，通过测量温升从而推算得到高能激光的总能量。随着高能激光技术的发展，高功率、长出光时间激光器已经成为各国积极发展的方向，目前出光功率兆瓦、出光时长达到分钟量级的激光器也即将成为可能，如何实现其参数的准确测量已经成为下一代高能激光器发展的制约因素。

现有的全吸收能量计在高能激光能量测量中，吸收体受光面由于要承受全部的长时间激光辐照，其抗激光损伤和破坏能力将成为其技术瓶颈，目前常采用的方法有：（1）水循环导热，尽快将热传到出，这种方案可以降低热平衡后吸收体的温升，但是无法解决激光辐照到吸收体时对吸收体表面的破坏，且需要在能量测量装置中增加循环水路，势必增加结构复杂性和成本；（2）在吸收体表面喷镀碳化硅等抗激光辐照膜，这种方案提高破坏阈值的能力也十分有限，并且增加了系统的复杂性。随着激光功率密度的大幅提升和出光时间的延长，如何提高吸收体抗激光破坏阈值成为测量系统的关键技术，急需要新的思路去解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种高破坏阈值的高能激光能量测量装置，通过姿态调解机构，对能量测量装置的热吸收体进行激光辐照面的位置调节，避免常规测量中只是热吸收体局部表面承受强光辐照而导致的吸收体破坏，大大降低了辐照到热吸收体表面上的平均激光功率密度，提高了吸收体的抗激光破坏阈值。

本发明的技术方案如下：

一种高能激光能量测量装置，包括热吸收体、收集罩、测温单元和温度采集处理单元，测温单元和温度采集处理单元之间电连接，其特征在于：所述的收集罩设置在热吸收体的外部，且收集罩和热吸收体的迎光面之间形成了密闭空腔，测温单元设置在热吸收体和收集罩上，收集罩的迎光面方向开有通光孔，收集罩下方设置有姿态调节单元，可在出光过程中，改变高能激光入射至热吸收体的水平位置、高低位置和入射角度。

上述热吸收体的迎光面上设置有若干只内凹盲孔，所述内凹盲孔的开口方向朝向迎光面。

上述内凹盲孔为锥孔或半球孔。

上述收集罩上通光孔的口径d₁、入射高能激光束的光束截面口径d₂、热吸收体表面尺寸L、收集罩和热吸收体之间空腔的距离h满足下面的关系：

d₂=(0.3～0.8)d₁；

L=(1.5～2.5)d₁；

h=(0.8～1.2)d₁。

收集罩上通光孔的口径d₁、入射高能激光束的光束截面口径d₂、热吸收体（1）表面尺寸L、收集罩和热吸收体之间空腔的距离h满足下面的关系：

d₂=0.5d₁；

L=2.0d₁；

h=1.0d₁。

上述高能激光入射至热吸收体的角度θ=0~45°。

上述姿态调节单元使通过通光孔的高能激光束在热吸收体的迎光面循环扫描。

上述的姿态调节单元包括水平调节机构、竖直调节机构和以热吸收体迎光面方向为参照的俯仰调节机构、左右调节机构。

上述热吸收体和收集罩均采用石墨制成；所述密闭空腔的腔体内表面处理为漫反射面；所述热吸收体和收集罩的四周设置有隔热材料制成的隔热层。

上述的测温单元为按照一定空间分布的热电偶阵列。

本发明具有的有益效果如下：

1、本发明通过激光束循环扫描的热吸收体表面的方式，避免了吸收体局部表面持久承受强激光辐照，降低了辐照到热吸收体表面上的平均激光功率密度，提高了吸收体的抗激光破坏阈值；对于激光功率密度分布不均匀的光束来说，可以避免激光的强光斑处一直辐照到吸收体的局部表面，特点更加明显。

2、本发明光在热吸收体迎光面上设置有若干只锥孔或半圆孔，进一步增大了激光辐照面积，降低了辐照到吸收体表面的平均功率密度。

3、本发明所设计的高能激光能量测量装置四周设置有隔热材料，降低了测量中热损失，提高了测量精度。