【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电探测的，具体公开了一种用于激光强度分布测量的装置及方法。
技术介绍
1、光电探测器法是测量激光光斑分布的常用方法，如图1所示，其一般过程是激光束经防护取样衰减后，由探测单元将入射的光信号转换成电信号，再经过信号调理输出数字信号，即探测响应值，最后由数据处理后输出被测激光强度分布等相关参数。
2、实际应用中，根据测量环境需要，各波段(包括可见、近红外、中红外、远红外等)的测量对入射角度有更加严格的指标要求。其中还有对环境温度响应敏感的中红外光电探测器等，因此现在急需一种用于激光强度分布测量的装置及方法。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术公开了一种用于激光强度分布测量的装置，所述装置包括锥型取样孔、积分球、光电探测器和出光孔；
2、所述锥型取样孔的表面为镜面反射结构，所述积分球的球腔内壁为漫反射结构；
3、所述锥型取样孔和所述出光孔均设置在所述积分球上，并且所述锥型取样孔的中轴线和所述出光孔的中轴线不重合；
4、所述光电探测器设置在所述出光孔外，用于接收出射光线。
5、进一步的，所述装置还包括温度探测器、采集单元和数据处理单元；
6、所述温度探测器用于测量所述积分球内的温度；
7、所述采集单元用于采集光电探测器的响应值和温度探测器的温度值；
8、所述数据处理单元用于根据采集数据获取激光强度的分布。
9、进一步的，所述温度探测器为温度测量铂丝，所述积分球
10、进一步的，所述锥型取样孔的侧壁采用抛光镀金的表面处理方式，
11、和/或所述积分球的球腔内壁采用喷砂镀金的表面处理工艺。
12、进一步的，所述积分球为分体式结构，多个组成部件之间通过固定件组成一个完整的积分球。
13、进一步的，所述出光孔和所述光电探测器之间设置衰减片、滤光片。
14、本专利技术还公开了一种用于激光强度分布测量的方法，所述测量方法包括以下步骤：
15、将入射光线从锥型取样孔中导入积分球球腔，测量入射光线在积分球内的工作温度和积分球内未通入入射光线时的环境温度，得出入射激光辐照引起的温升：
16、根据所述积分球制作材料的比热容和质量结合所述温升，计算入射光线的激光辐照能量：
17、通过光电探测器测量在出光状态下的响应值随时间的变化曲线，对其进行归一化处理可以得到入射光功率密度随时间变化的相对曲线；
18、结合入射光线功率密度随时间的相对变化曲线和激光辐照能量，计算得到取样光斑功率密度随时间的绝对变化曲线；
19、将光电探测单元组成阵列，测量入射激光强度分布参数。
20、进一步的，所述光电探测器测量在出光状态下的响应值随时间的变化曲线表示为：
21、
22、将所述功率密度相对分布曲线对时间积分后激光辐照能量表示为：
23、q＝∫ρ·s dt
24、其中，ρ入射到探测器靶面的功率密度，s为靶面感光面积，ap为光电探测器的响应率，r为电路采集电阻，u0为电路额定电压，d为模数转化的bit数。
25、进一步的，所述根据所述积分球制作材料的比热容和质量结合所述温升，计算入射光线的激光辐照能量用公式表示为：
26、q＝c·m·δt
27、所述功率密度随时间的变化曲线表达式为：
28、
29、其中c表示积分球制作材料的比热容，m表示积分球的质量，δt表示所述工作温度相对环境温度的温升。
30、本专利技术还公开了一种计算机设备，包括处理器、存储介质，存储介质上存有计算机程序，处理器从存储介质上读取并运行计算机程序以执行如上述实施例中任一项所述的一种用于激光强度分布测量的方法。
31、有益效果
32、1)实现测量角度宽容
33、通过光学仿真可以得出，当入射光角度改变时，接收端光强不随入射角度发生明显变化。因此本专利技术中的用于激光强度分布测量的装置具有良好的角度宽容特性。
34、2)可用于高功率密度激光参数测量
35、积分球内壁及取样孔分别进行喷砂镀金和抛光镀金，提高了受光面的反射率，可以进一步提升装置的抗激光损伤能力。
36、3)解决光电探测器温度敏感问题
37、相比于可见与近红外探测器，中红外光电探测器对温度响应敏感，传统中红外测量克服温度敏感的方法主要是对不同工作温度下的响应率进行标定后用于后续测量修正，这种方法标定过程繁琐且工作量大。本专利技术提供的测量方法将入射激光辐照能量与光强时间分布分开但同时测量，只关注测得的激光强度分布相对量，使得中红外等温度敏感型光电探测器响应率随温度变化这一特性不再影响光电探测绝对功率密度结果。
38、4)解决光电探测波长敏感问题
39、相比于可见与近红外探测器，中红外光电探测器对入射波长响应更为敏感，传统中红外光电探测方法针对单一波长测量，对相应波长进行功率密度与响应值关系标定，得到单一波长的响应率，若要测量其他波长，则需要重新标定或根据探测器波长响应曲线进行反演，一方面中红外不同波长的激光器难以齐全凑足，另一方面通过波长响应曲线反演的精度无法保证。本专利技术提供的测量方法，不是只针对单一波长，而是波段，任意波长都是可以直接用测量曲线作为响应相对强度，再结合温度测量的激光辐照能量得出激光强度，即绝对功率密度随时间变化情况。
40、5)实现设备结构小型化、轻量化
41、传统激光参数测量采用量热-光电复合法，一方面采用热电堆等量热单元进行能量测量，一方面用光电探测器进行光斑强度分布测量，两种测量单元复合的测量装置结构更为复杂，整体结构所需的通道长度一般较长，本专利技术提供的方法将能量测量和分布测量都集成在积分球这一取样衰减结构上，整体更为简单，更便于实现测量装置小型化、轻量化。
42、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于激光强度分布测量的装置，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种用于激光强度分布测量的装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种用于激光强度分布测量的装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的一种用于激光强度分布测量的装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的一种用于激光强度分布测量的装置，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的一种用于激光强度分布测量的装置，其特征在于，
7.一种用于激光强度分布测量的方法，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种用于激光强度分布测量的方法，其特征在于，
9.根据权利要求7所述的一种用于激光强度分布测量的方法，其特征在于，
10.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器、存储介质，存储介质上存有计算机程序，处理器从存储介质上读取并运行计算机程序以执行如权利要求7至9中任一项所述的一种用于激光强度分布测量的方法。
【技术特征摘要】
1.一种用于激光强度分布测量的装置，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种用于激光强度分布测量的装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种用于激光强度分布测量的装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的一种用于激光强度分布测量的装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的一种用于激光强度分布测量的装置，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的一种用于激光强度分布测量的装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：管雯璐，谭逢富，侯再红，黄志刚，秦来安，程乙轮，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。