一种激光功率测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术涉及一种激光功率测量系统及测量方法，属于激光能量测量技术领域，激光功率测量系统包括反射体、吸收腔和腔外热电堆传感器，所述反射体由倾角不同的反射段拼接而成，所述反射体位于所述吸收腔的内部，所述腔外热电堆传感器位于所述吸收腔的外表面，本发明专利技术能够保证激光被吸收腔的内表面均匀地吸收，提高腔外热电堆传感器的测量准确度，同时，采用双通道结构的微流冷却通道，以匀化吸收腔温度，实现强激光的功率测量操作。实现强激光的功率测量操作。实现强激光的功率测量操作。

【技术实现步骤摘要】
一种激光功率测量系统及测量方法


[0001]本专利技术属于激光能量测量
，具体地说涉及一种激光功率测量系统及测量方法。

技术介绍

[0002]随着激光技术的发展，激光器在通信医疗、工业制造、民用军工产品等领域的应用日渐广泛，而激光器的功率检测是激光检测
的一个重要技术部分，激光器的功率检测对应激光器的连续输出的峰值功率、脉冲能量、脉冲峰值功率。
[0003]目前广泛使用的是光电型光功率计和热释电型光功率计。光电型光功率计是利用半导体的光电效应实现功率测量，当激光照射在光电型光功率计的探测光敏面时，其中的PN结回路内会形成光电流，入射激光功率越大，光电流越大，通过对光电流进行测量就能得知入射激光的功率大小。热释电型光功率计是利用吸光材料的热释电效应来测量激光功率的，热释电效应是指极化强度随温度改变而表现出的电荷释放现象，宏观上是温度的改变使得吸光材料两端出现电压或电流，通过测量电势差的大小可以得知入射激光的功率。热释电型光功率计的优点是功率可测范围大，覆盖光谱范围广，但是响应时间较长，而且在大功率测量领域，热释电型光功率计的成本很高。光电型光功率计的优点是响应时间较快，但是其光谱覆盖范围较窄，而且可测功率范围也较窄，一般在低功率测量领域使用。
[0004]目前，10kW以上的强激光系统逐渐成为市场主流，强激光系统输出的激光功率非常高，容易对光功率计造成损坏。同时，国内现有光功率计可测量最高功率不超过10kW,因此，依靠现有光功率计无法完成强激光的功率测量操作，且无法保证测量精度。
专利
技术实现思路

[0005]针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种激光功率测量系统及测量方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种激光功率测量系统，包括反射体、吸收腔和腔外热电堆传感器，所述反射体由倾角不同的反射段拼接而成，所述反射体位于所述吸收腔的内部，所述腔外热电堆传感器位于所述吸收腔的外表面。
[0007]通过采用上述的技术方案，反射体的外表面作为其迎光面，反射体由倾角不同的反射段拼接而成，增大了迎光面的面积，能够将入射至迎光面的激光有效地反射至吸收腔的内表面，保证激光被吸收腔的内表面均匀地吸收，提高腔外热电堆传感器的测量准确度。
[0008]进一步，所述反射体为轴对称结构，其包括第一反射段和第二反射段，所述第一反射段的第一端与所述吸收腔的内表面相接形成第一相接点，所述第二反射段的第一端与所述第一反射段的第二端相接形成第二相接点，所述第二反射段的第二端形成封闭端点，同时，所述第一相接点与所述第二相接点的距离小于所述第二相接点与所述封闭端点的距
离。
[0009]进一步，所述第一反射段的第一端的直径与所述吸收腔的直径相等，以所述第一相接点为起点并以第一预设半径画圆弧得到所述第二相接点，连接所述第一相接点与所述第二相接点形成所述第一反射段，以所述第二相接点为起点并以第二预设半径画圆弧得到所述封闭端点，连接所述第二相接点与所述封闭端点形成所述第二反射段。
[0010]进一步，所述第一预设半径为100
‑
150mm，所述第二预设半径为80
‑
120mm。
[0011]进一步，所述第一反射段和所述第二反射段均为直线，所述反射体由2个顶角不同的圆锥体拼接而成。
[0012]进一步，所述第一反射段和所述第二反射段均为弧线，所述反射体由2个曲率不同的曲面体拼接而成通过采用上述的技术方案，鉴于反射体迎光面的抗损伤阈值能力是高功率激光测量的瓶颈，同时，考虑提高吸收腔对激光吸收的均匀性以及完整性、降低吸收腔的吸收面通量、避免出现光束奇异点等影响因素，对第一反射段以及第二反射段的结构进行优选。
[0013]进一步，所述反射体采用高导热系数、高熔点的材料制成，且所述反射体的迎光面镀有高反射率的反射膜。
[0014]进一步，所述反射体采用二氧化硅制成，且所述反射体的迎光面镀有金膜。
[0015]通过采用上述的技术方案，对反射体的迎光面的材质进行优选，并做抛光处理，用于将大部分的激光反射至吸收腔的内表面。
[0016]进一步，所述吸收腔采用高熔点、高导热系数的材料制成，且所述吸收腔的内表面做打毛发黑处理。
[0017]进一步，所述吸收腔采用钽钨合金制成。
[0018]通过采用上述的技术方案，实现对激光能量的吸收和传导。
[0019]进一步，所述反射体的内部设有腔内热电堆传感器。
[0020]通过采用上述的技术方案，通过腔内热电堆传感器测量由反射体吸收的部分激光测量。
[0021]进一步，所述腔外热电堆传感器设有多个，多个腔外热电堆传感器呈螺旋线结构排列于所述吸收腔的外表面。
[0022]通过采用上述的技术方案，多个腔外热电堆传感器螺旋排列，且多个腔外热电堆传感器并非位于同一直线上，保证腔外热电堆传感器测量温升的均匀性。
[0023]进一步，所述吸收腔的内部设置微流冷却通道，所述吸收腔的外部设有与所述微流冷却通道连通的循环组件。
[0024]通过采用上述的技术方案，微流冷却通道对吸收腔进行冷却，避免高功率大能量激光损坏各光学元件。
[0025]进一步，所述微流冷却通道为双通道结构，其内部流通有冷却介质，所述冷却介质在所述双通道结构内的流程及轨迹相同，且流向相反。
[0026]进一步，所述微流冷却通道为双螺旋形通道结构，其包括平行排列的流入螺旋形通道和流出螺旋形通道，所述流入螺旋形通道的一端作为流入端，其另一端与所述流出螺旋形通道的一端连通，所述流出螺旋形通道的另一端作为流出端。
[0027]进一步，所述流入螺旋形通道和所述流出螺旋形通道均自所述吸收腔的一端螺旋
延伸至所述吸收腔的另一端。
[0028]进一步，所述微流冷却通道为双曲形弯折通道结构，其包括平行排列的流入曲形弯折通道和流出曲形弯折通道，所述流入曲形弯折通道的一端作为流入端，其另一端与所述流出曲形弯折通道的一端连通，所述流出曲形弯折通道的另一端作为流出端。
[0029]进一步，所述流入曲形弯折通道和所述流出曲形弯折通道均自所述吸收腔的一端至所述吸收腔的另一端弯折往复。
[0030]通过采用上述的技术方案，沿着冷却介质的流动方向，微流冷却通道内冷却介质的温度逐渐升高，流入方向的冷却介质的流程、轨迹与流出方向的冷却介质的流程、轨迹均相同，同时，冷却介质的流入流向与流向相反，能够达到匀化吸收腔温度的目的。
[0031]进一步，所述循环组件包括流量计、水箱以及循环泵，所述微流冷却通道的入口及其出口通过循环管路连通，所述水箱、所述流量计以及所述循环泵均位于所述循环管路上。
[0032]进一步，所述循环管路上设有三通阀，所述三通阀的其一通口与气源连通，所述三通阀的其余通口分别与所述循环管路连通。
[0033]进一步，所述微流冷却通道的入口及其出口均设有温度传感器。
[0034]第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光功率测量系统，其特征在于，包括反射体、吸收腔和腔外热电堆传感器，所述反射体由倾角不同的反射段拼接而成，所述反射体位于所述吸收腔的内部，所述腔外热电堆传感器位于所述吸收腔的外表面。2.根据权利要求1所述的一种激光功率测量系统，其特征在于，所述反射体为轴对称结构，其包括第一反射段和第二反射段，所述第一反射段的第一端与所述吸收腔的内表面相接形成第一相接点，所述第二反射段的第一端与所述第一反射段的第二端相接形成第二相接点，所述第二反射段的第二端形成封闭端点，且所述第一相接点与所述第二相接点的距离小于所述第二相接点与所述封闭端点的距离。3.根据权利要求2所述的一种激光功率测量系统，其特征在于，所述第一反射段的第一端的直径与所述吸收腔的直径相等，以所述第一相接点为起点并以第一预设半径画圆弧得到所述第二相接点，连接所述第一相接点与所述第二相接点形成所述第一反射段，以所述第二相接点为起点并以第二预设半径画圆弧得到所述封闭端点，连接所述第二相接点与所述封闭端点形成所述第二反射段。4.根据权利要求3所述的一种激光功率测量系统，其特征在于，所述第一反射段和所述第二反射段均为直线或弧线。5.根据权利要求1所述的一种激光功率测量系统，其特征在于，所述腔外热电堆传感器设有多个，多个腔外热电堆传感器呈螺旋线结构排列于所述吸收腔的外表面。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的一种激光功率测量系统，其特征在于，所述反射体的内部设有腔内热电堆传感器。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐菱，陈良明，陈元，袁晓东，汪凌芳，唐军，郭良福，张瑶，王德恩，许党朋，邓学伟，袁强，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：