一种消除偏振影响的光压法高能激光功率测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术具体涉及一种消除偏振影响的光压法高能激光功率测量装置，解决了现有激光因偏振态未知带来的反射镜传输效率计算误差较大的问题，实现了高能激光功率的高精度测量。一种消除偏振影响的光压法高能激光功率测量装置，包括光路系统以及机壳组件；所述光路系统位于壳体组件内；所述光路系统包括光压转换模块和沿光线传播方向级联设置的第一级输入反射镜、第二级输入反射镜、光压接收反射镜和输出反射镜，光压接收反射镜的背光面紧贴在光压转换模块测量面上；所述第一级输入反射镜和第二级输入反射镜正交放置；入射至所述光压接收反射镜的激光的方向与反射镜法线夹角为θ，θ＝5

【技术实现步骤摘要】
一种消除偏振影响的光压法高能激光功率测量装置


[0001]本专利技术属于激光测量领域，具体涉及一种消除偏振影响的光压法高能激光功率测量装置。

技术介绍

[0002]随着激光技术的迅猛发展，激光器输出技术指标不断提高，极大地提升了在工业和军事等领域的应用前景。激光功率是表征高能激光出光能力的重要参数，常用的高能激光功率测试方法有量热法、光电转换法和光压法。
[0003]光压法基于光辐射压力实现对光功率的测量。公开号为CN102322951A的中国专利“基于光压原理测量高能激光能量参数测量方法和装置”公开了一种光压原理测量高能激光的方法，在入射光路上设置一只反射镜和变形杆，反射镜激光入射方向的背面布置多只位移传感器，实时测量激光出光过程中光压引起的反射镜微位移，解算得到激光产生的光压值，最后计算得到入射激光的平均功率。
[0004]公开号为US10837828B2的美国专利“NON
‑
ATTENUATING METER FOR DETERMINING OPTICAL ENERGY OF LASER LIGHT”公开了一种利用天平和三片反射镜的激光功率测量方法，利用天平测量得到质量变化反映光压，进而推导出激光功率。但上述方法和装置均未考虑入射激光偏振度的影响，实际上入射激光在经过反射镜反射时，不同偏振态激光具有不同的反射率，特别是激光以较大的角度入射至反射镜时，即使功率相同，也会因为偏振态不同，经过该装置后测量得到不同的激光功率，限制了该装置的测量精度和应用范围。

技术实现思路
r/>[0005]本专利技术提供一种消除偏振影响的光压法高能激光功率测量装置，解决了现有激光因偏振态未知带来的反射镜传输效率计算误差较大的问题，实现了高能激光功率的高精度测量。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种消除偏振影响的光压法高能激光功率测量装置，其特殊之处在于：包括光路系统以及机壳组件；
[0008]所述光路系统位于机壳组件内；
[0009]所述光路系统包括光压转换模块和沿光路传播方向级联设置的第一级输入反射镜、第二级输入反射镜、光压接收反射镜和输出反射镜，光压接收反射镜的背光面紧贴在光压转换模块测量面上；
[0010]所述第一级输入反射镜和第二级输入反射镜正交放置；入射至所述光压接收反射镜的激光的方向与反射镜法线夹角为θ，θ＝5
°
～10
°
。
[0011]进一步地，所述机壳组件包括壳体，以及设置在壳体上的入射窗口、出射窗口、第一透射窗口和第二透射窗口；
[0012]所述入射窗口设置在第一级输入反射镜入射光路上，所述出射窗口设置在输出反
射镜的反射光路上；
[0013]所述第一透射窗口设置在第一级输入反射镜的透射光路上；
[0014]所述第二透射窗口设置在第二级输入反射镜的透射光路上。
[0015]进一步地，所述第一级输入反射镜和第二级输入反射镜为高反射镜，反射率高于95％；
[0016]所述第一透射窗口、第二透射窗口、出射窗口和入射窗口均通过激光高透射材料制备，其透射率高于95％。
[0017]进一步地，所述光压接收反射镜与光压转换模块之间放置隔热材料。
[0018]进一步地，所述第一级输入反射镜、第二级输入反射镜通过支撑结构固定于壳体内。
[0019]进一步地，所述光压转换模块为电容位移传感器、光纤位移传感器或高精度天平；所述电容位移传感器和光纤位移传感器的位移测量分辨力为纳米级，高精度天平的测量分辨力为0.01mg～0.1mg。
[0020]进一步地，所述光压转换模块底部安装有隔振材料。
[0021]进一步地，所述入射光束与第一级输入反射镜的夹角为35
°
～45
°
。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果具体如下：
[0023]1、本专利技术实现了与入射激光偏振态弱相关的激光功率的高精度测量，首先采用空间正交排布的两只反射镜将激光引入，由于反射镜组采用正交排布，即使大角度入射情况下，对于任意偏振态的激光，通过两个正交反射镜后的反射系数保持不变；其次经过正交反射镜后再以5
°
～10
°
小角度入射至光压接收反射镜，由于小角度下反射率随偏振态的变化可忽略，故实现了各种偏振态入射激光功率的高精度测量。
[0024]2、本专利技术的测量装置中强激光小角度入射至光压接收反射镜和光压转换模块，光束在光压接收反射镜的尺寸较小，可减小对光压接收反射镜的尺寸要求，进而降低光压接收镜的体积和重量，同时5
°
～10
°
入射时对角度灵敏度影响较小，进一步提高测量精度。
[0025]3、本专利技术的测量装置在使用中不遮挡正常光路，可实现对强激光的插入式在线测量，可用于激光参数状态的精确监测，提高了实验的效费比。本专利技术的测量装置只需更换镀制不同膜系的高反射镜，可适用于多波段强激光参数测量。
[0026]4、本专利技术的测量装置采用密封壳体和底部减震材料，减小了空气扰动对测量结果的影响，具有较好的稳定性和环境适应性，应用范围广。
附图说明
[0027]图1为p偏振和s偏振激光在反射镜上的反射率随入射角度变化曲线；
[0028]图2为本专利技术测量装置光路示意图；
[0029]图3为本专利技术测量装置结构示意图，未示出第一透射窗口和第二透射窗口。
[0030]其中，附图标记具体：
[0031]1‑
入射窗口、2
‑
入射光束、3
‑
第一级输入反射镜、4
‑
第二级输入反射镜、5
‑
光压接收反射镜、6
‑
光压转换模块、7
‑
输出反射镜、8
‑
出射光束、9
‑
出射窗口、10
‑
壳体、11
‑
第一透射窗口、12
‑
第二透射窗口。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的、优点和特征更加清楚，下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解为本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0033]如图1所示，当采用反射镜对激光进行反射时，不同偏振态的激光在不同入射角度时具有不同的反射率，下面针对常见的多层介质膜高反射镜分析激光偏振态与入射角度的关系。
[0034]激光光束入射至多层介质膜反射镜，介质膜为光学厚度均为1/4波长的高折射率层(折射率为n
H
)和低折射率层(折射率为n
L
)交替叠成的膜系，介质膜共2n+1层，此时s偏振光反射率为p偏振光反射率为其中其中其中ε0为真空介电常数，μ0为真空磁导率，n0为空气折射率，n
G
反射镜基底折射率，θ0为光束在介质膜表面的入射角，θ
H...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消除偏振影响的光压法高能激光功率测量装置，其特征在于：包括光路系统以及机壳组件；所述光路系统位于机壳组件内；所述光路系统包括光压转换模块(6)和沿光路传播方向级联设置的第一级输入反射镜(3)、第二级输入反射镜(4)、光压接收反射镜(5)和输出反射镜(7)，光压接收反射镜(5)的背光面紧贴在光压转换模块(6)测量面上；所述第一级输入反射镜(3)和第二级输入反射镜(4)正交放置；入射至所述光压接收反射镜(5)的激光的方向与反射镜法线夹角为θ，θ＝5
°
～10
°
。2.根据权利要求1所述的一种消除偏振影响的光压法高能激光功率测量装置，其特征在于：所述机壳组件包括壳体(10)，以及设置在壳体(10)上的入射窗口(1)、出射窗口(9)、第一透射窗口(11)和第二透射窗口(12)；所述入射窗口(1)设置在第一级输入反射镜(3)入射光路上，所述出射窗口(9)设置在输出反射镜(7)的反射光路上；所述第一透射窗口(11)设置在第一级输入反射镜(3)的透射光路上；所述第二透射窗口(12)设置在第二级输入反射镜(4)的透射光路上。3.根据权利要求1或2所述的一种消除偏振影响的光压法高能激光功率测量装置，其特征在于：所述第一级输入反射镜(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王大辉，陈绍武，薛天旸，杨鹏翎，栾昆鹏，吴勇，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：