[发明专利]一种实时监测非链式脉冲化学激光器能量方法及装置

权利要求书

1.一种实时监测非链式脉冲化学激光器能量的装置，其特征在于：包括信号光源(9)、分光单元(10)、本底信号探测单元(6)、浓度信号探测单元(5)、数据采集处理单元(7)和同步控制器(8)；

所述信号光源(9)为可调谐窄线宽激光源；所述同步控制器(8)用于控制被测激光器和信号光源(9)同步运行；

所述分光单元(10)用于将信号光源(9)输出的信号光分为两路，其中一路经过被测激光器非增益区后进入本底信号探测单元(6)，另一路经过被测激光器增益区后进入浓度信号探测单元(5)；

所述本底信号探测单元(6)用于测量经过被测激光器非增益区的信号光强度；所述浓度信号探测单元(5)用于测量经过被测激光器增益区后信号光强度；

所述数据采集处理单元储存计算机程序，计算机程序在处理器中运行时，执行以下过程：

S1、采集浓度信号探测单元及本底信号探测单元输出的电信号；处理得到激光器增益区及非增益区的吸收光谱曲线；

S2、利用激光器增益区的吸收光谱曲线，采用公式得出激光器增益区内的待测分子浓度N₀ ，其中，I₀为未经增益区混合气体吸收的激光光强，I为经过增益区混合气体吸收后的激光光强，S(T)为吸收线的强度cm/molecule，L₀为激光在增益区内吸收介质中的传播距离cm，ν为激光波长(cm^-1)；

S3、利用非激活区的吸收光谱曲线，采用公式计算出激光器内待测分子本底浓度N₁；I₁为未经非增益区气体吸收的激光光强，I为经过非增益区混合气体吸收后的激光光强，S(T)为吸收线的强度cm/molecule，L₁为激光在非增益区内吸收介质中的传播距离cm，ν为激光波长cm^-1；

S4、求得单次激励过程产生的N_s，N_s＝N₀-N₁；

S5、利用公式E＝N_s×η×α计算得出此次激光脉冲能量；其中η为待测分子产生光子效率；式中α为常数；α由输出激光中心波长和激光器参数决定，α＝0.5Vln(1/R₁R₂)*hν，V增益区体积，R₁、R₂为谐振腔的的反射率，ν为中心波长频率，h为普朗克常数；

S6、针对每个脉冲，重复S2～S5，可获得激光器重频运行过程中各个脉冲的能量，实时监测激光器重频输出性能。

2.根据权利要求1所述的实时监测非链式脉冲化学激光器能量的装置，其特征在于：所述分光单元(10)为光纤分束器，其输入端通过光纤与信号光源(9)连接，信号光通过分光单元(10)的两路输出端分别进入被测激光器的非增益区及增益区。

3.根据权利要求2所述的实时监测非链式脉冲化学激光器能量的装置，其特征在于：还包括腔体上开有通气孔(62)的气体吸收池(61)，测量时，所述气体吸收池(61)位于被测激光器的非增益区，且与被测激光器密封安装；

气体吸收池(61)相对两端分别设有第一光纤准直器(66)与第一光纤耦合器(65)；

所述第一光纤准直器(66)通过光纤与分光单元(10)的一路输出端连接，所述第一光纤耦合器(65)通过光纤与本底探测单元(6)输入端连接。

4.根据权利要求3所述的实时监测非链式脉冲化学激光器能量的装置，其特征在于：所述本底信号探测单元(6)包括第一光电探测器(63)；用于采集从第一光纤耦合器(65)出射的激光强度，第一光电探测器(63)的输出端通过光纤与数据采集处理单元输入端连接。