基于导光管取样的级联衰减结构及安装方法、探测阵列技术

本发明专利技术涉及基于导光管取样的级联衰减结构及安装方法、探测阵列，解决强光衰减器的衰减倍数难以大范围调节，强光防护和衰减取样高度耦合导致防护能力提升受限的难题。本发明专利技术包括防护板、导光管以及衰减器；防护板前表面设置有激光防护层，轴向设置有通孔；导光管位于通孔内，且其一端与激光防护层的前表面平齐，另一端连接衰减器的前端；衰减器后端连接有输出板，衰减器与输出板相互配合形成衰减器腔；衰减器前端设置有与导光管另一端对应的输入孔；输出板上设置有输出孔；衰减器腔内安装有若干挡光片，挡光片将衰减器腔分为多个小型衰减器腔；挡光片上设置有至少一个光通道。本发明专利技术用于高能量密度激光测量。明用于高能量密度激光测量。明用于高能量密度激光测量。

【技术实现步骤摘要】
基于导光管取样的级联衰减结构及安装方法、探测阵列


[0001]本专利技术涉及一种级联衰减结构，具体涉及一种基于导光管取样的级联衰减结构及安装方法、探测阵列。

技术介绍

[0002]在高能激光参数测量中，基于光电阵列探测器的阵列法是常用方法。为了实现对强光的直接测量，需要进行定量衰减，同时还需要进行强光防护才能用光电探测器阵列进行探测。目前常用的光学衰减方法主要有滤光片衰减法、散射衰减法、积分球衰减法。滤光片衰减法中，由于滤光片对入射角度比较敏感，且在大倍数衰减时其衰减系数难于准确标定，使得滤光片透过率与激光波长、入射角度相关关系限制了其在高能激光测量中的应用范围。散射衰减法是利用光学散射器件对入射激光进行空间散射，再利用探测器对散射光进行测量；积分球衰减法是利用积分球阵列对高能激光进行衰减，实现高能激光测量。
[0003]公开号为CN102384783A的中国专利中公开了一种高能激光半积分球阵列衰减器，采用大角度取样锥孔结合半积分球的方法实现激光衰减，激光经半积分球腔吸收和漫反射后由激光出射孔射出，实现了激光功率密度的大幅衰减。公开号为CN104019891A的中国专利中公开了一种大角度入射高能激光的衰减取样装置，包括取样直孔、出射孔和圆柱空腔，圆柱空腔内填充有颗粒状的光学体散射材料，可以实现激光斜入射时的大角度衰减取样。公开号为CN109579983A的中国专利中公开了一种用于高能激光光强分布参数测量的光束取样器，通过直孔漫反射内腔结合漫反射膜的组合，实现了激光的大倍数匀化衰减，倒锥孔取样结构，结合衰减器前面板迎光面抛光镀镜面高反射膜的方法，同时实现了衰减器大角度取样与强光防护。上述衰减取样器或装置对于千瓦量级每平方厘米的强光测量是适用的，而且得到了成功应用，但是当激光强度大幅增加或出光时间达到分钟级时，上述衰减取样器均不再适用。主要原因是上述衰减结构均采用锥孔取样，为满足大视场探测要求，取样孔和衰减结构必须加工在防护面板内部，导致防护与取样衰减二者高度耦合，由于取样衰减结构难以高温工作，限制了防护面板的工作温度，使得防护面板和衰减取样装置性能指标和适用范围受限，难以用在更高能量密度激光测量中。
[0004]此外，在实际应用中，大部分强光衰减器完成加工后，其衰减倍数很难大范围调节，受加工工艺的限制散射衰减器实际衰减倍数与设计值常常有较大偏离，增大了设备研制的不确定性和风险。在高空间分辨探测要求中，对衰减器的小型化提出了很高要求，因此设计一种衰减倍数可大范围调节的小型化衰减器十分必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于导光管取样的级联衰减结构及安装方法、探测阵列，用于解决现有强光衰减器的衰减倍数难以大范围调节，强光防护和衰减取样高度耦合导致防护能力提升受限的难题，可用于高能量密度激光测量。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种基于导光管取样的级联衰减结构，其特殊之处在于：包括防护板、导光管以及衰减器；
[0008]所述防护板前表面设置有激光防护层，防护板轴向设置有通孔，所述激光防护层沿轴向设置有与通孔对应的过孔；
[0009]所述导光管位于通孔内，且导光管的一端与激光防护层的前表面平齐，另一端连接所述衰减器的前端；所述通孔直径大于导光管的直径；
[0010]所述衰减器后端连接有输出板，且衰减器与输出板相互配合形成衰减器腔；
[0011]所述衰减器前端设置有与导光管另一端对应的输入孔，使得导光管与所述衰减器腔连通；
[0012]所述输出板上设置有输出孔；
[0013]所述衰减器腔内安装有若干径向设置的挡光片，所述挡光片将衰减器腔分为多个小型衰减器腔；
[0014]所述挡光片上设置有至少一个光通道，使得多个小型衰减器腔之间光路连通。
[0015]进一步地，所述衰减器腔内安装有一个挡光片形成两级衰减结构；
[0016]所述挡光片将衰减器腔分为第一衰减器腔和第二衰减器腔；
[0017]所述第一衰减器腔与导光管连通，所述第二衰减器腔与输出孔连通；
[0018]所述第一衰减器腔和第二衰减器腔中均紧固安装有散射片。
[0019]进一步地，所述衰减器腔中设置有至少两个所述挡光片形成多级衰减结构；
[0020]所述挡光片将衰减器腔依次分隔为第一衰减器腔、第二衰减器腔、第三衰减器腔以及第N衰减器腔，N≥3；
[0021]所述第一衰减器腔、第二衰减器腔、第三衰减器腔以及第N衰减器腔中均紧固安装有散射片。
[0022]进一步地，所述光通道为一个且位于挡光片的中心位置；
[0023]或者光通道为多个，多个光通道位于挡光片的四周边缘均匀分布且轴向对称。
[0024]进一步地，所述防护板与所述衰减器之间设置有导光管固定板用于固定导光管，所述导光管固定板上加工有与导光管的直径相匹配的安装孔。
[0025]进一步地，所述导光管为圆柱型；或者导光管为圆柱型且圆柱型的后端为T型结构或沉头型。
[0026]进一步地，所述导光管圆柱面为光学级光滑表面，迎光面为光学级光滑表面，输出端面为漫反射面。
[0027]进一步地，所述导光管采用高纯石英、三氧化二铝等高纯材料制成。
[0028]一种基于导光管取样的级联衰减结构安装方法，其特殊之处在于，所述步骤具体如下：
[0029]步骤1，将导光管固定于固定板上，然后将固定板与衰减器的前端连接；
[0030]步骤2，根据衰减器级联设计结果，在衰减器的衰减器腔内先安装散射片，再安装挡光片，直至腔内级联衰减结构满足设计要求；
[0031]步骤3，级联散射衰减结构安装完成后，将输出板安装在衰减器后端，完成衰减器的安装；
[0032]步骤4，在防护板的迎光面制作防护层；
[0033]步骤5，将制作完成的防护板与固定板通过螺栓紧密连接，完成整个衰减结构的安装。
[0034]一种基于导光管取样的级联衰减结构探测阵列，其特殊之处在于：包括多个如上所述的基于导光管取样的级联衰减结构，多个所述基于导光管取样的级联衰减结构相互平行，并通过设置在面板的定位销孔连接形成探测阵列。
[0035]与现有方案相比，本专利技术的有益效果如下：
[0036]1、本专利技术衰减结构中，解决了常用小孔衰减取样结构中强光防护与激光取样衰减相互限制导致防护能力难以大幅提升的难题，实现了激光防护与取样衰减之间的解耦设计，可大幅提升激光防护能力。具体体现在：相对于常用的小孔取样衰减结构，本衰减结构中圆柱形的导光管是基于全内反射原理实现激光大角度取样与导光，与激光防护面板无关，可实现取样与防护解耦；由于导光管长度不受限制，因此衰减器与激光防护面板可完全隔离，实现防护与衰减解耦；其次，导光管采用耐高温的光学材料，其取样特性仅与材料折射率相关，可高温工作，再结合导光管与面板隔热设计，激光防护面板可实现高温工作，使其激光防护面板热承载能力大幅提升，强光防护能力显著增强。
[0037]2、本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于导光管取样的级联衰减结构，其特征在于：包括防护板(8)、导光管(9)以及衰减器(11)；所述防护板(8)前表面设置有激光防护层(1)，防护板(8)轴向设置有通孔(2)，所述激光防护层(1)沿轴向设置有与通孔(2)对应的过孔；所述导光管(9)位于通孔(2)内，且导光管(9)的一端与激光防护层(1)的前表面平齐，另一端连接所述衰减器(11)的前端；所述通孔(2)直径大于导光管(9)的直径；所述衰减器(11)后端连接有输出板(7)，且衰减器(11)与输出板(7)相互配合形成衰减器腔(13)；所述衰减器(11)前端设置有与导光管(9)另一端对应的输入孔(10)，使得导光管(9)与所述衰减器腔(13)连通；所述输出板(7)上设置有输出孔(14)；所述衰减器腔(13)内安装有若干径向设置的挡光片(5)，所述挡光片(5)将衰减器腔(13)分为多个小型衰减器腔；所述挡光片(5)上设置有至少一个光通道(12)，使得多个小型衰减器腔之间光路连通。2.根据权利要求1所述的一种基于导光管取样的级联衰减结构，其特征在于：所述衰减器腔(13)内安装有一个挡光片(5)形成两级衰减结构；所述挡光片(5)将衰减器腔(13)分为第一衰减器腔和第二衰减器腔；所述第一衰减器腔与导光管(9)连通，所述第二衰减器腔与输出孔(14)连通；所述第一衰减器腔和第二衰减器腔中均紧固安装有散射片(4)。3.根据权利要求1所述的一种基于导光管取样的级联衰减结构，其特征在于：所述衰减器腔(13)中设置有至少两个所述挡光片(5)形成多级衰减结构；所述挡光片(5)将衰减器腔(13)依次分隔为第一衰减器腔、第二衰减器腔、第三衰减器腔以及第N衰减器腔，N≥3；所述第一衰减器腔、第二衰减器腔、第三衰减器腔以及第N衰减器腔中均紧固安装有散射片(4)。4.根据权利要求2或3所述的一种基于导光管取样的级联衰减结构，其特征在于：所述光通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴勇，王振宝，冯刚，武俊杰，赵海川，王平，王飞，王大辉，张磊，谢贤忱，韩静，陈绍武，杨鹏翎，冯国斌，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：