[发明专利]一种高能激光匀化腔衰减器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高能激光光束的衰减器，尤其是一种用于高能激光光束测量的阵列衰减器。

背景技术

在高能激光参数测量中，需要获得激光的光强时空分布，由于测试位置处的激光功率密度一般都较高，需要进行合理衰减，才能用布成面阵的光电探测器阵列进行探测。

目前常用的光学衰减方法主要有滤光片衰减法和积分球衰减法，即在每只探测器前增加一只光衰减器，将激光的功率衰减至探测器的可探测范围内。由于滤光片在大倍数衰减时其衰减系数难于准确标定、对标定的功率计要求较高，而且当激光的入射角度发生变化时，衰减系数不一致，增加了标定难度，故在高能激光测量中应用较少。

中国工程物理研究院2000年硕士学位论文“强快靶测量的理论分析与实验”中公开了一种利用石墨积分球阵列实现对大面积高能激光功率密度的大倍数衰减的方法，其基本原理是将激光束经入射孔进入一只积分球内，再经出射孔出射，其中激光入射孔和出射孔分布在积分球的两侧。授权专利ZL201110231864.0中也报道了一种高能激光半积分球阵列衰减器，采用大角度取样锥孔结合半积分球的方法实现激光衰减，激光经半积分球腔吸收和漫反射后由激光出射孔射出，实现了激光功率密度的大幅衰减。上述积分球结构衰减器的不足之处是，由于积分球衰减器为非对称结构，入射孔和出射孔位于积分球两侧，在激光倾斜入射时，只有当衰减器和激光方向处于特定的位置夹角才能实现大角度激光衰减，而且可衰减的激光入射角度有限；此外为了实现较大倍数的光强衰减，积分球很难做到较小的尺寸，限制了阵列衰减器在高空间分辨激光光束参数测量中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑的高能激光匀化腔衰减器，可实现高能激光功率密度的大倍数衰减，而且当激光在一定入射角度范围内斜入射时，对衰减器的摆放位置和角度不敏感。

本发明的技术方案如下：

一种高能激光匀化腔衰减器，包括沿入射激光方向依次设置的前面板、小孔取样板、衰减板和输出面板；

前面板和小孔取样板上加工有大角度取样锥孔，大角度取样锥孔的开口端设置在前面板上，并迎着激光入射方向，大角度锥孔的尾端设置小孔取样板的内部，并与小孔取样板后端同轴设置的通光直孔相通；

衰减板的前端设置有匀化腔，匀化腔和衰减板的后端面之间设置有透光通道，透光通道平行于大角度取样锥孔的轴线，并以其为对称轴呈圆对称分布；

输出面板的前端设置有匀化腔，匀化腔和后端面之间设置有输出孔，所述输出孔与大角度取样锥孔同轴设置；匀化腔为内表面为漫反射面的空腔。

上述高能激光匀化腔衰减器中，透光通道的横截面为若干只对称排布的圆孔。

上述高能激光匀化腔衰减器中，透光通道的横截面为若干只对称排布的月牙形孔。

上述高能激光匀化腔衰减器中，还包括在大角度取样锥孔中部插入的漫透射片，漫透射片与大角度取样锥孔的轴线垂直。

上述高能激光匀化腔衰减器中，漫透射片材料为石英、硅或三氧化二铝。

上述高能激光匀化腔衰减器中，输出面板的后端设置有探测器限位孔，输出孔正对探测器的光敏面。

上述高能激光匀化腔衰减器中，匀化腔内设置有漫透射片。

上述高能激光匀化腔衰减器中，漫透射片材料为石英、硅或三氧化二铝。

上述高能激光匀化腔衰减器中，前面板、小孔取样板、衰减板和输出面板的材料为石墨、铝、铜或铜铝复合材料。

上述高能激光匀化腔衰减器中，前面板的迎光面为漫反射面或镜面反射面。

本发明具有的有益效果有：

1、本发明的衰减器中，激光经过大角度取样锥孔耦合进复合设计匀化腔和通光孔，使得光束经过多次的漫反射和散射后输出探测器，故可以实现大倍数的光强衰减，同时在匀化腔内增加了漫透射片，对光束进一步匀化，并改善了衰减器的角度入射特性。

2、本发明衰减器中，在大角度取样锥孔中部设置有漫透射光学窗口，可有效匀化入射激光，改善衰减器的角度特性。

3、本发明的衰减器中，各单元采用对称结构设计，可使得衰减器对激光斜入射的方向和摆放位置不敏感，降低了使用要求，同时只需要标定一个方向处的不同入射角和衰减系数的关系，就可以应用所有的入射方向，有效降低了衰减器的标定难度。

4、本发明衰减器采用多层结构叠层制成，各层之间具有较大接触热阻，激光辐照时，能够有效降低前面板温升对后面测量系统的热影响。

5、本发明衰减器通过改变不同衰减单元的参数，有效调节衰减系数，满足了不同的测试需求。