[发明专利]基于楔镜组级联衰减的高能激光功率溯源传递系统及方法

说明书

本发明为解决现有技术无法高精度地测量高能激光的功率，提出了一种基于楔镜组级联衰减的高能激光功率溯源传递系统及方法，实现了对高能激光10¹²倍以上的光强衰减，将兆瓦级激光精确衰减至微瓦级，直接溯源至低温辐射计测量，提高了高能激光功率测量的准确性。本发明通过对高能激光进行多级可准确标定衰减系数的分束取样，将衰减后的功率值溯源到陷阱探测器，再将陷阱探测器的测试结果溯源至有相应资质光学计量站的低温辐射计上，以降低测量不确定度，并给出可溯源的结果。

技术领域

本发明属于高能激光参数测试领域，涉及一种基于楔镜组级联衰减的高能激光功率溯源传递系统及方法。

背景技术

随着激光技术的发展，高能激光的输出功率已达数十万瓦，其功率参数准确测量一直是个学术难题。现有的高能激光功率测量方法多采用全吸收能量测量法，即将高能激光入射至全吸收的腔体内，通过测量腔体温升或腔体内部的水的温升，计算得到激光的能量值，再根据时间得出功率参数。为了提高测量精度，采用电标校的方法将激光功率溯源至等效的电加热装置中，目前这类能量计在测量高能激光时的测量不确定度为8％左右。

目前国际上公认的光功率测量标准是低温辐射计，其测量不确定度为0.02％，但是其可测量的功率范围是微瓦级。因此急需要一套大倍数的溯源传递装置，将高能激光进行已知准确系数的大倍数衰减后直接用低温辐射计进行精确测量。然而高能激光的大倍数衰减实施时也具有很大的难度：首先需要衰减单元能够耐受高能激光的辐照而不会出现衰减系数的变化；其次每个衰减单元的衰减系数不能太大，否则会由于跨多级量程的功率计原因无法对衰减系数进行精确标定；此外衰减单元还要兼顾不同偏振态高能激光的应用问题，确保衰减系数的一致性。

发明内容

本发明为了解决现有技术无法高精度的测量高能激光的功率，提出了一种基于楔镜组级联衰减的高能激光功率溯源传递系统及方法，实现了对高能激光10¹²倍以上的光强衰减，将兆瓦级激光精确衰减至微瓦级，直接采用低温辐射计测量，提高了高能激光功率测量的准确性。

本发明利用N级级联的楔镜组其中每组楔镜的入射楔镜和出射楔镜在空间正交排布，对高能激光进行衰减取样，再利用标准功率测量单元对高能激光功率进行溯源。

本发明采用的技术方案为：

一种基于楔镜组级联衰减的高能激光功率溯源传递系统，其特殊之处在于：包括N级级联的楔镜组、标准功率测量单元；N为不等于0的正整数；

所述楔镜组包括镜架和安装在镜架上的入射楔镜和出射楔镜，所述每组楔镜组中的入射楔镜和出射楔镜在空间正交排布；入射激光束入射至入射楔镜后反射光束入射至出射楔镜，经出射楔镜反射后进入下一级楔镜组；所述N级级联的楔镜组用于设置在高能激光的出射光路上，高能激光经N级级联的楔镜组衰减后获得取样光束；

所述标准功率测量单元包括陷阱探测器和缩束反射镜，所述缩束反射镜和陷阱探测器依次设置在取样光束的光路上，取样光束经缩束反射镜后入射至陷阱探测器。

进一步地，所述入射楔镜的入射激光束和出射激光束所在平面和出射楔镜的入射激光束和出射激光束所在平面的夹角为90°；

所述入射楔镜和出射楔镜的楔角相等，且楔角范围为3°～8°；

所述入射楔镜前表面法线与入射激光束夹角为22.5°～45°；

所述出射楔镜前表面法线与反射激光束的夹角为22.5°～45°。

进一步地，所述入射楔镜和出射楔镜均采用无水石英玻璃制成，石英楔镜的背光面镀有激光增透薄膜。

进一步地，所述入射楔镜和出射楔镜的背光面设有光吸收体，用于吸收透射光；所述光吸收体根据透射光的功率为强光吸收体或弱光吸收片；

还包括设置在入射激光束前端和经过N级楔镜组衰减后的取样激光束后端的可拆卸的十字叉丝。