一种通用固体吸收型高能激光能量测量探头制造技术

本发明专利技术公开了一种激光能量测量装置，尤其是一种通用固体吸收型高能激光能量测量探头，属于高能激光能量测试领域；该装置包括激光吸收体、扩束锥、集光器，所述激光吸收体的上部设置有用于收集激光的集光器，该集光器的底端靠近激光吸收体的侧面处还设置有光电探测单元，该扩束锥装配于激光吸收体内以用于将激光反射至激光吸收体，还包括用于温度检测的温度检测元件；本发明专利技术通过扩束锥以及激光吸收体结构的设计有效的解决了现在高能激光能量计当中存在的强激光硬毁伤问题，同时，不仅能够解决传统结构能量逸出损失导致全吸收效率低下的问题，还可应用于实心光束、环形光束等不同光斑分布的被测激光能量测量，提高了其自身的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种通用固体吸收型高能激光能量测量探头
本专利技术涉及一种激光能量测量装置，尤其是一种通用固体吸收型高能激光能量测量探头，属于高能激光能量测试领域。
技术介绍
高能激光能量计一般基于量热原理实现对入射激光能量的全吸收测量，主要由能量测量探头、冷却循环系统、数据采集系统等部分组成。高能激光能量测量探头作为高能激光全吸收能量计的最核心组件，其主要功能是将被测高能激光的光能转换为热能，然后基于量热法计算获得被测高能激光的能量值。目前国内外较为主流的高能激光能量测量探头采用石墨、无氧铜、铝等作为激光的固体吸收介质，在设计过程中涉及到两个方面的技术难点：一是能量测量探头对入射激光的全吸收效率问题，由于激光入射至固体吸收介质表面时会发生反射或散射，这些反射光或散射光有一部分会在探头内部经过多次反射吸收，而剩下的部分就会从探头的入口处逃逸出去，造成激光能量的损失，这些逸出的激光能量无法被探头内部设置的温度传感器探测到，因此造成激光能量测量值偏低，全吸收效率是影响高能激光能量计测量精度的最关键要素；二是能量测量探头抗强激光损伤能力，由于高能激光具有极强的烧蚀硬毁伤能力，其超高的功率密度(W/cm2)以及能量密度(J/cm2)可轻易摧毁激光传输光路上的设备设施，因此必须通过结构或工艺设计降低入射至能量测量探头的激光功率密度及能量密度，提高其功率/能量的测试能力，才能确保能量测量探头的安全性。专利1(ZL201310669525.X)公开了一种锥腔型高能激光全吸收能量计，其激光吸收介质采用高纯石墨，并加工制成圆锥状空腔结构，入射激光相对于圆锥腔壁来说是斜向入射，以此增加与激光接触面积，从而实现激光扩束，降低功率密度，一般适用于环形激光束，且能量较为集中于锥顶位置，所以当入射激光能量过大时仍然易于被激光烧蚀损坏；该锥腔型能量计激光入射口直径远大于光斑直径，造成部分激光与锥腔壁作用后发生后向散射从入口处逸出，对激光的全吸收效率较低，从而使得能量测量值偏小。专利2(ZL201310421058.9)公开了一种阶梯锥高能激光全吸收能量测量装置，其利用阶梯锥作为扩束组件将入射激光漫反射至圆筒状结构的吸收体上，阶梯锥结构增加了反射体的体积便于其传导散热，降低损坏风险，然而也增加了反射体的长度，使得整个系统体积会非常庞大；由于阶梯锥的锥顶只起到密封水路通道的作用，当入射激光为实心束时极易将阶梯锥的锥体烧蚀损坏，因此该装置只能用于环形束等特定尺寸激光能量测量；同时，由于吸收体为圆筒状结构，经阶梯锥反射后的激光很容易从入口处逸出，造成能量损失，降低能量测量装置对激光的全吸收效率，导致能量测量装置的能量测量值偏小。专利3(ZL201510656261.3)公开了一种高能激光全吸收能量测量装置，其阶梯锥采用的是锥面和柱面交替组成，并且阶梯锥表面为镀金镜面反射，阶梯锥上所有锥面锥角为45°，所以当被测激光0°正入射至能量测量装置时，激光经阶梯锥45°镜面反射后垂直入射至环带型吸收体，这时确实可以降低入口处的激光能量逸出，但是实际使用中被测激光经常无法严格的0°度入射，那么就会有较多激光经阶梯锥镜面反射后直接从入口处逸出，造成能量损失，降低能量测量装置对激光的全吸收效率，导致能量测量装置的能量测量值偏小；该设计还通过调整吸收体上厚度不一的分立环带型结构质量达到控制各部分温升的目的，使得每一分立环带吸收体均能承受相应的激光能量而避免损坏，因此需要针对被测激光束的口径、光斑内外环强度分布等因素设计相应的每个分立环带吸收体厚度、数量等，系统结构复杂，增大了能量测量装置的设计、加工难度，并且只适用于特定被测激光，不具有通用性。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种通用固体吸收型高能激光能量测量探头，以解决现有高能激光能量计设计中存在的强激光硬毁伤问题、能量逸出损失全吸收效率低问题、对环形及实心激光束通用性测试问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种通用固体吸收型高能激光能量测量探头，包括激光吸收体、扩束锥、集光器，所述激光吸收体的上部设置有用于收集激光的集光器，该集光器的底端靠近激光吸收体的侧面处还设置有光电探测单元，该扩束锥装配于激光吸收体内以用于将被测激光反射至激光吸收体；所述激光吸收体为“瓮”形结构；还包括用于温度检测的温度检测元件,所述激光吸收体的外侧壁设置有沉孔，该沉孔内设置有温度检测元件，所述扩束锥的内侧壁也设置有温度检测元件。进一步的，该激光吸收体包括上部、中部以及下部,所述激光吸收体的上部为圆锥台体空心腔体，该激光吸收体的中部为圆柱筒状体，该激光吸收体的下部为倒圆锥台体空心腔体,所述激光吸收体的上部和中部，激光吸收体的中部和下部采用支撑环固定安装以形成整体激光吸收体结构。进一步的，该激光吸收体的上部和中部之间、激光吸收体的中部和下部之间还设置有限位结构，该限位结构包括设置于激光吸收体上部的环形槽或/和环形凸部，该激光吸收体的上部和中部分别设置有对应的环形槽或环形凸部。进一步的，所述激光吸收体的外侧壁设置有用于装配冷却管道的安装沟槽，该安装沟槽螺旋环绕激光吸收体外侧壁设置，通过将冷却管道设置于该安装槽沟内以实现快速冷却。进一步的，所述激光吸收体内侧壁上开设有凹槽以增大激光的吸收面积和增加反射效果促进激光能量的吸收。进一步的，所述激光吸收体内侧壁上还设置有一层黑色涂层以用于能量的吸收。进一步的，所述扩束锥通过支撑架装配于激光吸收体内，且固定装配于底部，该激光吸收体的底部固定设置有底板，该支撑架固定装配于底板上。进一步的，所述扩束锥包括外锥体以及内锥体，该内锥体上设置有安装台面，外锥体套装于内锥体上，并通过该安装台面以安放外锥体，并固定连接。进一步的，该外锥体的内侧壁设置有螺旋状的冷却液通道冷却液通道沟槽，内锥体的外侧壁设置有对应的冷却液通道沟槽，装配后以形成冷却液通道或者用于安装冷却液管道。进一步的，所述扩束锥顶端锥顶的锥角α大于扩束锥锥身的锥角β，并且，该扩束锥顶端锥顶的顶部为弧形面。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种通用固体吸收型高能激光能量测量探头通过扩束锥以及激光吸收体结构的设计有效的解决了现在高能激光能量计当中存在的强激光硬毁伤问题，同时，不仅能够解决传统结构能量逸出损失导致全吸收效率低下的问题，还可应用于实心光束、环形光束等不同光斑分布的被测激光，提高了其自身的实用性，以此有效的提高了高能激光能量测量的能力和准确性，并且保证了测量装置的使用寿命。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术外侧面的结构示意图；图3是本专利技术激光吸收体内侧壁凹槽的结构示意图；图4是本专利技术扩束锥截面的结构示意图；图5是本专利技术扩束锥的结构示意图。图中标记：1-激光吸收体、101-上部、102-中部、103-下部、2-扩束锥、201-外锥体、202-内锥体、3-集光器、4-光电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通用固体吸收型高能激光能量测量探头，包括激光吸收体(1)、扩束锥(2)、集光器(3)，其特征在于：所述激光吸收体的上部设置有用于收集激光的集光器，该集光器的底端靠近激光吸收体的侧面处还设置有光电探测单元(4)，该扩束锥装配于激光吸收体内以用于将激光反射至激光吸收体；/n所述激光吸收体为“瓮”形结构；/n还包括用于温度检测的温度检测元件(5),所述激光吸收体的外侧壁设置有沉孔，该沉孔内设置有温度检测元件，所述扩束锥的内侧壁也设置有温度检测元件。/n

【技术特征摘要】
1.一种通用固体吸收型高能激光能量测量探头，包括激光吸收体(1)、扩束锥(2)、集光器(3)，其特征在于：所述激光吸收体的上部设置有用于收集激光的集光器，该集光器的底端靠近激光吸收体的侧面处还设置有光电探测单元(4)，该扩束锥装配于激光吸收体内以用于将激光反射至激光吸收体；
所述激光吸收体为“瓮”形结构；
还包括用于温度检测的温度检测元件(5),所述激光吸收体的外侧壁设置有沉孔，该沉孔内设置有温度检测元件，所述扩束锥的内侧壁也设置有温度检测元件。


2.如权利要求1所述的一种通用固体吸收型高能激光能量测量探头，其特征在于：该激光吸收体包括上部(101)、中部(102)以及下部(103),所述激光吸收体的上部为圆锥台体空心腔体，该激光吸收体的中部为圆柱筒状体，该激光吸收体的下部为倒圆锥台体空心腔体,所述激光吸收体的上部和中部，激光吸收体的中部和下部采用支撑环(11)固定安装以形成整体激光吸收体结构。


3.如权利要求1所述的一种通用固体吸收型高能激光能量测量探头，其特征在于：该激光吸收体的上部和中部之间、激光吸收体的中部和下部之间还设置有限位结构(6)，该限位结构包括设置于激光吸收体上部的环形槽或/和环形凸部，该激光吸收体的上部和中部分别设置有对应的环形槽或环形凸部。


4.如权利要求1所述的一种通用固体吸收型高能激光能量测量探头，其特征在于：所述激光吸收体的外侧壁设置有用于装配冷却管道的安装沟槽(7)，该安装沟槽螺旋环绕激光吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：常艳，何均章，魏继锋，周山，庞淼，解平，雷德川，高学燕，周文超，李光，黄德权，吴聪聪，张林，李雪锋，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51