[其他]一種脈沖激光功率標定儀器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101986000005736
• 申請日: 1986-07-21
• 公開（公告）號: CN86105736B
• 公開（公告）日: 1988-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 林幼娜;劉巽亮;邵北生;孟慶榮
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)學院
• 代理公司: 北京工業(yè)學院專利代理事務所
• 代理人: 秦月貞

本發(fā)明是由激光光源（１）、衰減系統(tǒng)（２）、監(jiān)控系統(tǒng)（３）組成、能在１０^-3～１０^-7Ｗ的范圍內(nèi)建立脈沖激光功率標準。特別適用于微弱光強度的標定。在１０^-7Ｗ量級范圍內(nèi)。誤差小于１５％，按分貝衰減量線性疊加的原理，本系統(tǒng)的標定量可以外延到小于１０^-7激光領域。本發(fā)明的核心是楔形衰減器，其入射光與出射光同軸，并同時給出監(jiān)測能量與脈寬的光信號，成為多用途的衰減監(jiān)測頭，能承受強激光功率，寬波段響應。

本發(fā)明是一種標準的峰值功率可變的微弱激光光源，適用于在10^-210^-7寬度范圍內(nèi)建立脈沖激光功率的標準，特別適用于微弱光強度的標定。

目前國內(nèi)外尚無較成熟的和定量的標定方法。現(xiàn)有的衰減器中如：J.P.5419763光衰減器及J.P.56161501光可變衰減器，是由兩片半反鏡，兩個光電探測器，一個起偏鏡，一個檢偏鏡，液晶及液晶供電電路，反饋控制電路構成。其結(jié)構復雜，成本高;在高能量下，有吸收飽和、使遮光材料脫落、燒壞等問題，因此不能做大功率能量下的衰減器，且其入射光是自然光，衰減后的光束是偏振光，改變了原光束結(jié)構。

本發(fā)明的目的是，建立很寬范圍內(nèi)的光能量與功率的標準，以較高精度實現(xiàn)對微弱光能量、功率的標定。

圖1是標定儀器的裝置簡圖：1是光源，2是衰減系統(tǒng)，3是監(jiān)控系統(tǒng)，

圖2是楔形衰減器的組成圖〈＆＆〉，是光楔Ⅰ，2a₂是光楔Ⅱ，2a₃是斜方棱鏡。

圖3是光楔的光路圖，

圖4是差值（I_s-I_p）與入射角P的關系曲線圖，

圖5是楔形衰減器的光路圖。

本發(fā)明是由光源（1），衰減系統(tǒng)（2），監(jiān)控系統(tǒng)（3）三部分組成。光源（1）是采用中、小功率固體調(diào)Q激光器;衰減系統(tǒng)（2）由楔形衰減器（2a）、階梯衰減器（2b）及可變衰減器（2c）組成;監(jiān)控系統(tǒng)（3）由脈寬監(jiān)測裝置（3a）及能量監(jiān)測裝置（3b）組成。

結(jié)合附圖介紹本標定儀器的工作原理

〈＆＆〉為了精確地給出激光器輸出的功率值，必須對每次發(fā)出光脈沖的能量和脈寬進行監(jiān)測，我們把監(jiān)測能量裝置及監(jiān)測脈寬裝置總稱為監(jiān)控系統(tǒng)，為了能給出10^-7W的標準峰值功率這個最小量值，必須將激光器發(fā)出的兆瓦級功率衰減到零點幾微瓦，這需要一個最大衰減量達130分貝的衰減系統(tǒng)，其中至少100～130分貝之間連續(xù)可變，以保證微功率計的30分貝的動態(tài)范圍。這樣，由激光器發(fā)出的激光脈沖，經(jīng)衰減系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的處理即可達到標定的要求。本發(fā)明是以1.06μm波長的激光為基礎，也適用于其它波長的光。

為了實現(xiàn)衰減量130db，且至少在100～130db之間連續(xù)可變，采用三級衰減：

1.第一級為楔形衰減器：見圖2，除了要求它達到一定的衰減量（60分貝左右），還要求其入射光與出射光同軸，外形尺寸小以及偏振態(tài)對衰減量的影響小等，為了滿足這些要求，采用兩塊相同的光楔（2a₁）（2a₂），相應放置（對于同級光，其對光楔（2a₁）的入射角≡對光楔（2a₂）的入射角，若取奇數(shù)同級光，兩光楔楔角對向放置，若取偶數(shù)同級光，兩光楔楔角同向放置），以使入射、出射光同向，在其后采用一塊斜方棱鏡（2a₃）平移光軸，以實現(xiàn)入射、出射光軸的重合。它的衰減量是固定不變的，其破壞閾值較高，故將它作為衰減系統(tǒng)的第一級。

楔形衰減器的光楔是一個頂角A很小（3°±0.1°）的棱鏡，見圖3，來自光源的一束光，投射到光楔表面，產(chǎn)生反射和折射，進入光楔的光束在光楔的兩個內(nèi)表面之間往返連續(xù)進行反射，光楔內(nèi)部的光束每投射到光楔內(nèi)表面一次，就有一束光透射出去，投射次數(shù)愈多，出射的光強愈弱。現(xiàn)將光束在光楔內(nèi)表面投射的次數(shù)用級來表示，每級的光強均可用菲涅耳公式計算出來，與光楔材料、楔角A、入射角B有關。光楔的各級分束光，都可以用作衰減光束。