CN106225918B - 一种激光功率测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光功率测量装置，以解决现有技术无法准确测量多路高能激光合束后的激光功率，或者量程受限的弊端。该测量装置包括聚焦镜、探测器阵列以及与探测器阵列相连的控制计算机；聚焦镜位于待测激光发射系统的输出光路上，将待测激光发射系统输出的各路子光束完全接收并会聚，形成焦斑阵列；探测器阵列包括多个探测器，探测器的数量等于所述子光束的数量；探测器阵列位于聚焦镜的像方焦面上，用于接收所述焦斑阵列中的每一个焦斑；控制计算机用于采集每个探测器分别探测到的各路子光束的功率值，以此计算出各路子光束合束后的激光功率值，即待测激光发射系统总的激光输出功率值。
Description
技术领域
本发明属光学领域，涉及一种激光功率的测量装置，适用于多路高功率激光长距离合束后功率的测量。
背景技术
激光武器是一种利用沿特定方向发射的激光束攻击目标的定向能武器，它是利用高能激光聚焦到目标上的一点，产生大量的热辐射来摧毁目标。激光武器具有快速、灵活、精确和抗干扰等优异的性能，在美、俄、英、德、法、以色列等多个西方国家发展研制。为了提高激光武器的热辐射，通常采用合束来提高激光的输出功率。随着输出功率的提高，如何准确地测量合成的激光功率十分重要。
传统测试方法是：方法1，在激光武器光学系统输出口径处分别用激光功率计测量单束激光的输出功率，从而计算激光的合成功率。这种方法未考虑激光长距离传输损耗，不能真实反应特定距离聚焦时的合束激光功率。方法2，采用高损伤阈的激光功率计探头测量特定距离聚焦时的合束激光功率；随着合束功率的逐步提高，一般的功率计的量程已不能满足测量的要求，特制的激光功率计价格十分昂贵，且功率计本身的计量溯源较为困难。
发明内容
基于以上背景，本发明提供了一种激光功率测量装置，能准确测量多路高能激光合束后的激光功率。
本发明的技术解决方案如下：
一种激光功率测量装置，其特殊之处在于：它包括聚焦镜、探测器阵列以及与探测器阵列相连的控制计算机；
所述聚焦镜位于待测激光发射系统的输出光路上，将待测激光发射系统输出的各路子光束完全接收并会聚，形成焦斑阵列；
所述探测器阵列包括多个探测器，所述探测器的数量等于所述子光束的数量；
所述探测器阵列位于聚焦镜的像方焦面上，用于接收所述焦斑阵列中的每一个焦斑；
所述控制计算机用于采集每个探测器分别探测到的各路子光束的功率值，以此计算出各路子光束合束后的激光功率值，即待测激光发射系统总的激光输出功率值。
基于上述基本技术方案，本发明还做出如下优化：
上述激光功率测量装置还包括监视系统，该监视系统与控制计算机相连，用于实时监控探测器阵列是否完全接收焦斑阵列中的每一个焦斑的光功率。在光路对接过程中，当焦斑阵列的光功率未被探测器阵列完全接收时，可调整探测器阵列的姿态和位置，直至探测器阵列完全接收焦斑阵列中每一个焦斑的光功率为止。
上述探测器阵列的每个探测器前均设置有与其所对应子光束波段一致的窄带高通滤波片，以防止杂散光对测量精度的影响。
上述聚焦镜、探测器阵列和监视系统均刚性安装在镜框上，整体形成刚性密闭空间，以提高系统的稳定性。
本发明的优点是：
1、本发明通过在合束激光聚焦点后测量各路子光束的激光功率，实现了对合束激光功率的精确测量；
2、在光路对接时，本发明采用监视系统对探测器阵列的焦斑接收状态实时监控，能够确保探测器所探测到的激光功率真实有效。
3、本发明的镜框为刚性结构，聚焦镜、探测器阵列和监视系统均刚性固定在镜框上，确保了整个测量系统的稳定性。
具体实施方式
如图1所示，本发明所提供的激光功率测量装置包括聚焦镜1、探测器阵列2、监视系统4以及与探测器阵列2相连的控制计算机5。其中，聚焦镜1、探测器阵列2和监视系统均刚性安装在镜框3上，共同形成一刚性密闭空间。
聚焦镜1位于待测激光发射系统的输出光路上，将待测激光发射系统输出的各路子光束完全接收并会聚，形成焦斑阵列；
探测器阵列2包括多个探测器，探测器的数量等于待测激光发射系统输出的子光束的数量；
探测器阵列2位于聚焦镜1的像方焦面上，用于接收所述焦斑阵列中的每一个焦斑的光功率；
监视系统4与控制计算机5相连。在光路对接过程中，监视系统实时采集探测器阵列接收焦斑阵列的情况，将数据反馈给控制计算机5，以实时判断每个探测器是否完全接收焦斑阵列中的每一个焦斑的光功率，即是否完全接收各路子光束的光功率。当探测器阵列未完全接收各路子光束的光功率时，通过调整探测器阵列2的姿态和位置至探测器阵列完全接收各路子光束的光功率为止。
控制计算机5用于采集每个探测器分别探测到的各路子光束的功率值，以此计算出各路子光束合束后的激光功率值，即待测激光发射系统总的激光输出功率值。
为进一步提高测量精度，本发明在探测器阵列2的每个探测器前均设置有窄带高通滤波片，滤波片的波段与探测器所接收焦斑相对应的子光束波段一致，从而避免杂散光对测量精度的影响。
本发明的工作过程是：
第一步，开启待测激光发射系统，使各路激光输出低能激光，在合束激光后放置本发明所提供的激光功率测量装置。
第二步，打开监视系统，调整探测器阵列2的姿态和位置，直至探测器阵列2完全接收聚焦镜1所形成的焦斑阵列。
第三步，利用控制计算机5采集探测器阵列的输出数据(即各路子光束的激光功率值)，以此计算各路子光束合束后的功率值(即待测激光发射系统总的激光输出功率值)。
Claims (4)
1.一种激光功率测量装置，其特征在于：包括聚焦镜、探测器阵列以及与探测器阵列相连的控制计算机；
所述聚焦镜位于待测激光发射系统的输出光路上，将待测激光发射系统输出的各路子光束完全接收并会聚，形成焦斑阵列；
所述探测器阵列包括多个探测器，所述探测器的数量等于所述子光束的数量；
所述探测器阵列位于聚焦镜的像方焦面上，用于接收所述焦斑阵列中的每一个焦斑；
所述控制计算机用于采集每个探测器分别探测到的各路子光束的功率值，以此计算出各路子光束合束后的激光功率值，即待测激光发射系统总的激光输出功率值。
2.根据权利要求1所述的一种激光功率测量装置，其特征在于：还包括监视系统；所述监视系统与控制计算机相连，用于实时监控所述探测器阵列是否完全接收所述焦斑阵列中的每一个焦斑的光功率。
3.根据权利要求2所述的一种激光功率测量装置，其特征在于：所述探测器阵列的每个探测器前均设置有与其所对应子光束波段一致的窄带高通滤波片。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种激光功率测量装置，其特征在于：所述聚焦镜、探测器阵列和监视系统均刚性安装在镜框上，整体形成刚性密闭空间。
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