[发明专利]一种基于光纤器件的激光微能量校准装置

说明书

本发明公开了一种基于光纤器件的激光微能量校准装置，结构为：稳定激光束经尾纤连接到第一光纤分束器，第一光纤分束器分出两束光，一束连接到标准能量计，另一束连接到电控光纤衰减器；电控光纤衰减器连接计算机，由计算机调节衰减量，电控光纤衰减器输出端与第二光纤分束器输入端相连，第二光纤分束器分出两束激光，两束激光束连接到光选通器的两个输入端，光选通器的光开关由计算机控制选择照射至被校激光能量计的激光通路。本发明结合标准能量计的监视作用，其标定不确定仅来源于能量计自身的重复性影响，没有系统性的衰减传递，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于激光能量测量及计量技术领域，涉及一种基于光纤器件的激光微能量校准装置。

背景技术

随着激光技术的快速发展，激光在工业加工、通信、医疗、国防等领域都得到了广泛应用。特别是将激光作为探测光束的应用相当广泛，如激光测距、激光制导、激光跟踪和激光告警等相关的军用激光仪器与武器在现代战争中显示了突出的优越性。

激光探测能力朝着大动态范围、低噪声、低最小可探测功率、大靶面、大规模阵列发展，而评价探测灵敏度的重要手段是通过已知能量激光辐射激发探测信号，激光辐射越低，则探测能力越强，因此微弱激光辐射能量的测量与标定至关重要。

定值微弱激光辐射的产生可由两个方法获得，一是用测量设备实时监测，另一方法则是用已知量值的衰减装置进行衰减输出。

目前商用激光能量计可到亚pJ级，然而激光探测器的最小可探测激光能量已低至fJ级别。常用线性标定的方法来向下传递量值，主要是衰减法及面积法。衰减法是采用定倍率衰减，一级一级向下量传，每一级引入的测量不确定度主要是定倍衰减器自身的衰减倍率衰减，一般在1％以上，经过多次累加，不确定度很难控制。面积法采用不同面积在大光斑中取孔取孔来传递量值，主是受限于光斑分布的均匀性所引起的衰减误差。这两种方法测量不确定度比较大，且不能闭环验证，特别是到了fJ量级，可靠性极低，因此其线性特性的测量与校准还处于不确定度较大、难以验证的技术水平。

可见，激光能量校准虽然可溯源到上级激光能量标准，但仅是单点的校准方法，在mJ级有较小的测量不确定度，再往下的量程都需要通过线性校准进行传递。探测线性基本上采用定倍率衰减法，或面积比较法。但这两种方法一是受限于定倍衰减片的衰减比准确性，另受限于光斑均匀性，并且比较结果都无法闭环验证。激光标准量值来源于低温辐射计，因此在常规量程，传递的量值准确性可控制在3％以内。以向低量程扩展为例，到了nJ级，所传递的不确定度已达8％以上。而目前激光探测器的最小可探测能量已低于fJ级，因此现有线性校准的不确定度仅量值传递一项已难以达到精确要求。

已知量值的衰减装置进行衰减输出的方法其难度与上述问题相当，因此微弱能量的定标还待完善。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种基于光纤器件的激光微能量校准装置，针对激光能量/功率的线性标定方法依赖于利用衰减定倍率衰减法或面积比较法，其线性标定引入测量不确定度较大，导致mJ以下量程量值测量不确定度较大，到fJ级测量不确定度可达10％以上的问题，进行了基于光纤器件的自动校准设计，提供了一种全自动化操作与数据处理，使测量不确定度可优化至2％的水平。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于光纤器件的激光微能量校准装置，其包括：稳定激光束1、第一光纤分束器2、标准激光能量计3、电控光纤衰减器4、第二光纤分束器5、光选通器6、被校激光能量计7、计算机8；稳定激光束1经尾纤连接到第一光纤分束器2，第一光纤分束器2分出两束光，一束连接到标准能量计3，另一束连接到电控光纤衰减器4；电控光纤衰减器4连接计算机8，由计算机8调节衰减量，电控光纤衰减器4输出端与第二光纤分束器5输入端相连，第二光纤分束器5分出两束激光，两束激光束连接到光选通器6的两个输入端，光选通器6的光开关由计算机8控制选择照射至被校激光能量计7的激光通路。