[发明专利]宽光谱高能激光能量分布的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于激光能量测量领域，具体涉及一种宽光谱高能激光能量分布的测量方法。

背景技术

近年来高能激光技术不断发展，高能激光束具有较高的总能量和能量密度。在实际应用中需要测量高能激光束空间能量分布，得到激光束的多种性能参数，对光束质量进行综合判断。目前已经存在的量热器探测器阵列可测量大光斑高能激光能量分布，受量热探头限制，响应速度慢，精度低，覆盖的波长范围有限不能测量300nm以下的紫外激光。目前已知发明(专利CN200410040820.X，张鹏翔)提出了一种宽光谱脉冲激光能量测量的方法，这种方法响应快，精度高，光谱范围覆盖0.19～11μm，可承受的激光能量密度高，但只能测量激光束的总能量，无法进行激光能量分布的测量。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提出一种宽光谱高能激光能量分布的测量方法。该方法可完成高能激光能量分布测量，具有可测量的激光光斑面积大，光谱范围宽，激光能量密度阈值高等优点。

本发明的技术解决方案：

一种宽光谱高能激光能量分布的测量方法，其特点在于该方法的步骤如下：

1)建立激光入口的宽光谱高能激光能量分布测量光路：该测量光路由激光入口、透镜组、铁电薄膜能量探测器阵列、信号处理电路、数据采集系统和计算机组成，在同心光路依次放置激光入口、透镜组、铁电薄膜能量探测器阵列，铁电薄膜能量探测器阵列后依次连接信号处理电路、数据采集系统和计算机；

2)所述的铁电薄膜能量探测器阵列包括N×N个性能相同的铁电薄膜能量探头，每个铁电薄膜能量探头的输出电压U与入射激光能量E关系为E＝KU，铁电薄膜能量探头灵敏度K的标定光路由激光入口、透镜组、50％分束镜、标准能量计、铁电薄膜能量探头、信号处理电路、数据采集系统和计算机组成，在同心光路依次放置激光入口、透镜组、50％分束镜、铁电薄膜能量探头,铁电薄膜能量探头后依次连接信号处理电路、数据采集系统和计算机，50％分束镜的另一束非同心光路激光出射方向放置标准能量计，改变激光能量E，记录能量探头相应的输出电压U，绘制激光能量E与相应的感生电压信号U关系曲线，根据E＝KU计算拟合灵敏度K；

3)宽光谱高能激光能量分布测量：激光通过激光入口进入测量光路，通过由两个不同焦距透镜组成的透镜组调节激光光斑大小，使激光光斑尺寸与铁电薄膜能量探测器阵列接收面尺寸匹配，入射激光束照射到铁电薄膜能量探测器阵列，所述铁电薄膜能量探测器阵列的各能量探头输出相应的激光感生电压信号，经信号处理电路进行滤波去噪后由数据采集系统记录探测器输出的电压信号；

4)计算激光能量：将所述的铁电薄膜能量探测器阵列各能量探头得到的电压信号输入计算机，根据已标定的铁电薄膜能量探头的灵敏度K，利用E＝KU，计算各能量探头测到的激光能量，对各能量探头测到的激光能量与探头位置一一对应完成光束还原得到激光能量分布；

5)对每个探头测到的激光能量E(i)求和得到入射激光总能量

所述的透镜组包括两个不同焦距的透镜，所述的第一个透镜的后焦点与第二个透镜的前焦点重合，可以实现激光光斑尺寸调节。

所述的信号处理电路为低通滤波电路。

所述的铁电薄膜能量探测器阵列各能量探头间隙采用绝缘隔热材料填充。

所述的铁电薄膜能量探测器阵列各能量探头之间的最小间隙小于探头半径的2％。

本发明的技术效果：

本发明采用N×N个铁电氧化物薄膜能量探头组成探测器阵列，通过探测器阵列上各个位置对应的能量探头与数据采集系统和计算机相结合完成入射激光束总能量和激光束能量分布的测量。本方法可完成高能激光能量分布测量，具有可测量的激光光斑面积大，光谱范围宽，激光能量密度阈值高等优点。

附图说明

图1是铁电薄膜能量探头灵敏度标定装置示意框图；

图2是铁电薄膜能量探测器阵列示意图；

图3是本发明宽光谱高能激光能量分布的测量光路示意图；

具体实施方式

依据附图进行详细介绍：