一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置制造方法及图纸

一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置，包括取样衰减单元，所述取样衰减单元包括高反射通道和衰减散射片；所述高反射通道包括设置有高反型取样孔的强光防护面板、设置在强光防护面板后方的消光通道，还包括设置在消光通道内的散射片安装压圈、探测器，所述衰减散射片通过散射片安装压圈压在消光通道内靠近强光防护面板的一侧，所述探测器设置在消光通道的另一侧。本装置采取了高反型取样孔或光纤取样与朗伯特性良好的衰减散射片组合的方式，很好的实现了更高功率密度激光、更大角度宽容的测量需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置
本专利技术属于光电探测的
，尤其涉及一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置。
技术介绍
所述探测器阵列靶包括依次设置的：取样衰减装置、对光电探测器阵列获得的信号进行处理的信号调理电路、多路数据采集单元、数据处理控制单元，还包括给各电路供电的供电单元。所述取样衰减装置包括依次设置的强光防护面板、强光取样衰减单元阵列、强光吸收单元阵列、探测单元。探测器阵列靶用于高功率密度激光参数测量，到靶激光功率密度可达数千瓦每平方厘米，辐照时间长达几十分钟，对高功率密度激光束取样衰减结构进行合理设计是激光参数测量的关键。目前针对高功率密度激光取样衰减，主要有高反型光学镀膜取样衰减结构、漫反射积分球取样衰减结构及漫透射取样衰减结构，其中，高反型光学镀膜取样衰减结构主要存在的不足是工作光谱范围窄、对激光入射角度及偏振态较为敏感；漫反射积分球取样衰减结构由于球腔结构限制，无法实现高空间分辨力测量，且角度适用范围有限；漫透射取样衰减结构由于选用的漫透射材料本身抗激光损伤能力有限以及材料安装前孔翻边的薄弱环节，在更高功率密度激光参数测量中，面板所承受热应力会造成结构破坏，通过增长衰减腔达到所需衰减倍率导致系统整体结构无法做到小型化和轻量化。
技术实现思路
针对现有取样衰减技术存在的抗激光损伤能力较差、设备角度测量范围小、适用波长单一、探测单元响应不一致性等问题，为此，本专利技术提出了一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置，具体方案如下：r>一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置，包括取样衰减单元，所述取样衰减单元包括高反射通道和衰减散射片；所述高反射通道包括设置有高反型取样孔的强光防护面板、设置在强光防护面板后方的消光通道，还包括设置在消光通道内的散射片安装压圈、探测器，所述衰减散射片通过散射片安装压圈压在消光通道内靠近强光防护面板的一侧，所述探测器设置在消光通道的另一侧。具体地说，还包括光纤和套筒，所述套筒设置在强光防护面板和消光通道之间，所述光纤穿过高反型取样孔和套筒，光纤的输出端正对散射衰减片。具体地说，消光通道内壁设置有消光螺纹。具体地说，所述强光防护面板材料为铝或铜。具体地说，抛光处理后的高反型取样孔内壁上镀有高反膜。具体地说，所述散射衰减片使用与理想朗伯入射角度余弦值偏差在10％以内的材料属性，所述理想朗伯特性满足出射光强度分布Iθ＝I0cosθ。具体地说，所述消光通道的通道管壁采用铝材加工，消光通道长度根据公式计算，式中，k为衰减倍率，L为散射距离即通道长度，τ为材料对入射光源的透过率，dS为统计的微元面积。具体地说，其中光纤数值孔径NA定义为n0为使用环境介质折射率，n1为光纤纤芯折射率，n2为光纤包层折射率，入射到光纤端面的光线最大角Um。具体地说，装置包括阵列设置的多组取样衰减单元，所述强光防护板上阵列设置有多个高反型取样孔；每个高反型取样孔均同轴设置有衰减散射片、消光通道、探测器；所述衰减散射片设置在支撑板对应的孔内，所有消光通道固定设置在通道安装板上，探测器安装在探测安装板上。具体地说，所述支撑板、通道安装板、探测安装板上的相邻孔之间为切削掏空状。本专利技术的有益效果在于：(1)本装置基于高反射与朗伯散射特性，采取了高反型取样孔或光纤取样与朗伯特性良好的衰减散射片组合的方式，很好的实现了更高功率密度激光、更大角度宽容的测量需求。(2)消光通道主要实现对透过散射片杂散光的吸收功能，同时起到光阑的作用，防止各个通道间的杂散光串扰，影响探测单元的测量精度；并且作为探测器阵列的安装支架。(3)抗激光损伤能力高，本申请所选用的镀金铜板作为强光防护面板，且内壁设置高反金膜涂层、石英光纤、石英衰减散射片的设置均提高了装置的抗激光损伤能力。(4)无波长选择性，本装置所选用的材料为石英、金膜、铜板对入射激光波长不具有选择性要求，在300nm～3000nm的波长范围内均可使用。(5)大角度宽容性，本申请通过高反通道降低激光有角度入射的侧壁吸收损耗，采用满足全反射特性的大数值孔径光纤取样，在激光有角度入射下，可以基本保证前端取样的激光功率在通道传输过程中，不因发生侧壁吸收而导致能量损耗，进行有效的传光，满足0°～30°大角度范围测量需求。(6)本装置加工一致性可以保证，现有的加工工艺可以满足孔内壁镀反射率达98％的金膜，光纤棒一致性批量生产，通过散射衰减片加工尺寸、厚度的设计可以做到功率密度定量衰减。(7)全反射通道的设计可以通过调节光纤孔径实现入射光通量可调节，在取样前端减少入射光通量，进一步增大取样面板热沉，提高抗激光损伤能力。附图说明图1为现有技术中探测器阵列靶的系统组成示意图。图2为实施例1中装置的结构示意图。图3为实施例2中装置的结构示意图。图4和图5为阵列靶取样衰减中各板的三维结构图。图中：1、强光防护面板；11、高反型取样孔；21、光纤；22、套筒；3、衰减散射片；31、支撑板；4、散射片安装压圈；5、消光通道；50、通道安装板；51、消光螺纹；6、探测器；61、探测安装板。具体实施方式实施例1如图2所示，一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置，包括取样衰减单元，所述取样衰减单元包括高反射通道和衰减散射片3。所述高反射通道包括设置有高反型取样孔11的强光防护面板1、设置在强光防护面板1后方的消光通道5，还包括设置在消光通道5内的散射片安装压圈4、探测器6，所述衰减散射片3通过散射片安装压圈4压在消光通道5内靠近强光防护面板1的一侧，所述探测器6设置在消光通道5的另一侧。上述为单一取样衰减单元，在实际运用中，装置包括阵列设置的多组取样衰减单元，如图4-5所示，所述强光防护板1上阵列设置有多个高反型取样孔11。每个高反型取样孔11均同轴设置有衰减散射片3、消光通道5、探测器6，为了支撑衰减散射片3，所述衰减散射片3设置在支撑板31对应的孔内。所有消光通道5固定设置在通道安装板50上，对应的，探测器安装在探测安装板61上。最终实现阵列靶取样衰减。以下分别对强光防护面板1、衰减散射片3、消光通道5进行详细的描述：1、强光防护面板1强光防护面板1的抗激光损伤能力主要通过有效提高表面反射率和热承载能力来实现，影响因素包括材料的选择、结构的设计、表面工艺的处理。获取最优结构的强光防护面板1，具体步骤如下：SA1、对强光防护面板1进行热力学仿真；强光防护面板1受到入射激光辐照后，在受照面及其厚度方向发生瞬态热传导，根据经典傅里叶热传导方程可得面板内部瞬态温度场分布，式中，ρ、c、k分别为面板材料的热导率，比热容和密度，R为面板对入射激光反射率，β为面板对激光的能量耦合系数，I为入射激光强度时空分布，Q为其他热量，T表示温度，x,y,z为温度场分布的三维方向，其中Z方向的值为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置，其特征在于，包括取样衰减单元，所述取样衰减单元包括高反射通道和衰减散射片(3)；所述高反射通道包括设置有高反型取样孔(11)的强光防护面板(1)、设置在强光防护面板(1)后方的消光通道(5)，还包括设置在消光通道(5)内的散射片安装压圈(4)、探测器(6)，所述衰减散射片(3)通过散射片安装压圈(4)压在消光通道(5)内靠近强光防护面板(1)的一侧，所述探测器(6)设置在消光通道(5)的另一侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置，其特征在于，包括取样衰减单元，所述取样衰减单元包括高反射通道和衰减散射片(3)；所述高反射通道包括设置有高反型取样孔(11)的强光防护面板(1)、设置在强光防护面板(1)后方的消光通道(5)，还包括设置在消光通道(5)内的散射片安装压圈(4)、探测器(6)，所述衰减散射片(3)通过散射片安装压圈(4)压在消光通道(5)内靠近强光防护面板(1)的一侧，所述探测器(6)设置在消光通道(5)的另一侧。


2.根据权利要求1所述的一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置，其特征在于，还包括光纤(21)和套筒(22)，所述套筒(22)设置在强光防护面板(1)和消光通道(5)之间，所述光纤(21)穿过高反型取样孔(11)和套筒(22)，光纤(21)的输出端正对散射衰减片。


3.根据权利要求1所述的一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置，其特征在于，消光通道(5)内壁设置有消光螺纹(51)。


4.根据权利要求1所述的一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置，其特征在于，所述强光防护面板(1)材料为铝或铜。


5.根据权利要求1所述的一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置，其特征在于，抛光处理后的高反型取样孔(11)内壁上镀有高反膜。


6.根据权利要求1所述的一种用于激光分布测量的探测器阵列靶取样衰减装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭逢富，侯再红，管雯璐，秦来安，张巳龙，黄志刚，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34