[发明专利]一种用于大型激光装置的能量测量及校准系统

说明书

技术领域

本发明属于激光能量测量技术领域，具体地说涉及一种用于大型激光装置 的能量测量及校准系统。

背景技术

高功率固体激光装置要求完成对激光能量的同发实时精确测量，其测量特 点在于，受限于光路结构设计，能量测量探头必须分布布置在装置的不同空间 位置，即分布式测量；受限于控制系统的架构设计，空间上满足一定关系的多 个光束分为一个小组，实行统一控制，即分组式控制；所有数据、命令都由集 中控制系统统一处理，即数据及命令的集中管控。而这些能量计还必须要定期 校准，如果采用光校准的方式，那么则需要定期完成成百上千套能量计的拆装， 大大降低了装置的运行效率，因此，需要寻找一种新的激光校准的方式可以在 不用拆下能量计的条件下完成对能量计的校准，而最方便、快捷的方式就是使 用电能量替代激光能量来对能量计探头进行加热完成对能量计的校准。

在已有的电校准方式中，一种是采用电阻丝在能量计探头四周绕制，这种 方式最大的缺陷便是，在校准过程中，会有很大一部分能量耗散至空气之中， 导致校准的线性度以及光电等效性较低；还有一种方式是采用烧结工艺，将平 面电阻膜镀于热匀体上，而这样的方式可以取得较好的加热均匀性与光电等效 性，但这种方式对工艺要求较高，成本也较高，在需要大规模使用的条件下会 使成本大幅增加。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，先提出一种用于大型激光 装置的能量测量及校准系统，该系统采用薄箔回型电阻作为电校准加热的载体， 在满足加热均匀性、光电等效性的前提下可降低对工艺以及成本的需求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于大型激光装置的能量测量及校准系统，包括能量测量探头、AD转 换模块、小组集中处理模块、能量电校准组件、主干网络和能量测量及校准控 制平台，所述能量测量探头的数据传输接口依次连接AD转换模块、小组集中处 理模块和主干网络，所述能量测量探头的电校准接口通过能量电校准组件与主 干网络连接，所述能量测量及校准控制平台与主干网络连接。

进一步，所述小组集中处理模块设置为多个，每一个小组集中处理模块连 接多个能量测量探头，采用一套能量电校准组件对多组能量测量探头分时复用， 可在不降低校准效率的情况下降低了装置研制总成本。

进一步，所述能量测量探头包括依次排列粘合的吸收体、绝热体、热匀体 和传感器，所述热匀体与传感器之间设置有薄箔回型电阻，用于在电校准过程 中将电能量加载至能量测量探头之中。

进一步，所述薄箔回型电阻通过导热胶粘贴于热匀体表面。

进一步，所述薄箔回型电阻与传感器交替排列成一个矩阵阵列。

进一步，所述能量测量探头前端设置有一全透玻璃作为屏蔽窗口，用以降 低测量以及校准过程中气流以及温度变化对测量的影响。

进一步，所述能量电校准组件包括并列设置的电源输出模块、精密电压测 量模块、精密电流测量模块以及多通道切换模块，将输出和测量的功能进行分 解，可在不降低电源输出能力的条件下保证测量精度。

进一步，所述电源输出模块采用可编程精密电源，所述精密电压测量模块 和精密电流测量模块分别采用高精度数字电压表、高精度数字电流表。

进一步，所述AD转换模块采用串口接口或TCP/IP接口，用于与小组集中处 理模块进行通信，所述小组集中处理模块采用TCP/IP接口，小组集中处理模块 通过该接口与主干网络连接，将数据传输至能量测量及校准控制平台，以满足 大型多路激光装置能量测量的分布式测量、分组式控制、数据以及命令的集中 管控。

进一步，所述AD转换模块设置在能量测量探头附近，以缩短模拟信号的传 输距离，减少模拟信号在传输过程中的损耗，降低模拟信号在传输过程中被干 扰的可能性，可提高测量的准确性。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用薄箔回型电阻作为加热载体，用于在电校准过程中将电能量 加载至能量测量探头之中，该项设计与传统的电阻丝绕制在能量测量探头周围 相比较，由于加热载体分布均匀，使得电能量的加热方式可以与光校准的方式 尽可能地接近，同时，由于电阻是布置在能量测量探头以内，加载电能量几乎 能全部被能量探头吸收而不是耗散至空气之中，首空气对流以及环境温度变化 影响较小，其校准线性度更高；与平面镀膜电阻的方法相比较，本方法无须高 温烧结，对工艺以及成本的要求相对较低。