CN117249899A - 一种基于散射光测量的大功率快响应激光功率计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大功率快响应激光功率计，包括高透过率平面透镜、光电探测器、光阱和数据处理模块等。光电探测器有多个，并环绕高透过率平面透镜的侧面分布。光阱位于所述高透过率平面透镜之后。多个光电探测器的信号输出端通过数据线与所述数据处理模块连接。待测激光束垂直于高透过率平面透镜入射，少部分散射光从高透过率平面透镜的侧面透射，并被环绕透镜侧面的多个光电探测器接收。光电探测器输出电信号传输至数据处理模块，通过分析计算得到待测激光的功率。该发明适用于大功率激光功率的快速测量，响应速度可达到秒级以内。
Description
技术领域
本发明属于激光参数测量技术领域，涉及激光功率测量技术，尤其是大功率激光测量，适用于数百瓦到数十kW大功率激光束功率的快速测量。
背景技术
大功率激光一般是输出连续功率在百瓦以上的激光，随着技术的发展，目前大功率激光器被广泛应用于科研和工业产生等领域，其市场呈爆发式增长。
输出功率作为大功率激光器的主要参数，在研制、生产和使用过程中都需要对其进行准确测量。目前测量大功率激光器输出功率的激光功率计普遍采用量热法，通过吸收腔吸收入射激光将光能转换为热能，通过测量吸收腔的温度变化来计算入射激光功率。量热法激光功率计存在响应时间慢的问题，从开始测量到示值稳定，通常时间在数十秒以上，无法用于输出功率的快速测量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于散射光测量的大功率激光功率计，可以实现大功率激光器输出功率的快速测量，响应时间可达微秒到秒级。
本发明的技术方案如下：
一种基于散射光测量的大功率快响应激光功率计，包括高透过率平面透镜、光电探测器、光阱和数据处理模块。光电探测器和数据处理模块之间采用数据线连接，其余部分为光路部分。
待测激光束穿过所述高透过率平面透镜，少部分散射光从所述平面透镜侧面出射，并被环绕所述高透过率平面透镜的光电探测器接收，其余大部分透射的残余激光被光阱吸收。所述光电探测器将散射光信号转换为电信号，数据处理模块对电信号进行处理并计算出待测激光束的功率。
所述高透过率平面透镜选用低吸收率玻璃，前后表面可针对待测光束波段镀相应的增透膜。其作用为将少部分待测激光散射进侧面环绕的所述光电探测器。所述高透过率平面透镜的侧面加工成光滑的镜面，从而有利于所述散射光从侧面透射出来。
所述光阱可采用V型腔结构、圆锥腔结构或基于反射锥扩束的吸收腔结构等。其作用是吸收透过平面透镜的残余激光。
所述光电探测器的响应波段包含待测激光的波段，响应时间一般为ms或更短。其作用是将散射光信号转换为电信号，电信号的强度与散射光的强度成正比。
所述数据处理模块与所述多个光电探测器的信号输出端相连接，其作用是对所述多个光电探测器的输出电信号进行采集和处理，并最终计算出待测激光束的功率。
本发明的效果和益处是：采用高透过率平面透镜对待测光束进行散射取样，并采用光电探测器测量散射光强度，该方法属于光电型功率测量方法，不仅可以测量数百瓦到数十kW的大功率，更重要的是大幅提高测量的响应速度，响应时间可缩短至秒级以内。
附图说明
图1是所述基于散射光测量的大功率快响应激光功率计横向布局示意图。
图2是所述基于散射光测量的大功率快响应激光功率计纵向布局示意图。
图中：1高透过率平面透镜；2光电探测器；3光阱；4数据处理模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1和图2所示，待测激光束垂直于所述高透过率平面透镜1入射，由于玻璃材料内部的散射作用，少部分散射光从所述高透过率平面透镜1的侧面出射，并被环绕所述高透过率平面透镜1的多个光电探测器2接收。所述光电探测器2的数量可根据实际情况来确定，一般为2个以上。所述多个光电探测器2环绕所述高透过率平面透镜1的侧面等间隔分布。所述高透过率平面透镜1的前后两个面均镀增透膜，使绝大部分激光发生透射。透射的激光被光阱3吸收，以确保人员和设备的安全。所述多个光电探测器2接收散射光后，将其转换为电信号输出至数据处理模块4。所述数据处理模块4对电信号进行处理并计算出待测激光束的功率。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (5)
1.一种基于散射光测量的大功率快响应激光功率计，其特征在于，包括高透过率平面透镜(1)、光电探测器(2)、光阱(3)和数据处理模块(4)；所述光电探测器(2)有多个，并环绕所述高透过率平面透镜(1)的侧面分布；所述光阱(3)位于所述高透过率平面透镜(1)之后；所述多个光电探测器(2)的信号输出端通过数据线与所述数据处理模块(4)连接；待测激光束垂直于所述高透过率平面透镜(1)入射，少部分散射光从所述高透过率平面透镜(1)的侧面透射出来，并被环绕所述高透过率平面透镜(1)侧面的多个光电探测器(2)接收，其余大部分光从所述高透过率平面透镜(1)的后表面透射出来，被位于高透过率平面透镜(1)后端的所述光阱(3)吸收；所述光电探测器(2)将接收到的所述散射光信号转换为电信号，并传输至所述数据处理模块(4)；所述数据处理模块(4)将所述电信号进行处理并计算，得到待测激光束的功率。
2.根据权利要求1所述的一种基于散射光测量的大功率快响应激光功率计，其特征在于：所述高透过率平面透镜(1)采用低吸收率的光学玻璃材料加工而成，其前后两个面镀增透膜，所述增透膜的透射波段与所述待测激光束的波段相匹配；所述高透过率平面透镜(1)的侧面为光滑镜面。
3.根据权利要求1所述的一种基于散射光测量的大功率快响应激光功率计，其特征在于：所述光电探测器(2)的响应波段与待测激光的波段匹配。
4.根据权利要求1所述的一种基于散射光测量的大功率快响应激光功率计，其特征在于：所述光阱(3)能够吸收大部分从所述高透过率平面透镜(1)透射的激光能量，以确保人员和设备安全；所述光阱(3)可采用V型腔结构、圆锥腔结构或基于反射锥扩束的吸收腔结构。
5.根据权利要求1所述的一种基于散射光测量的大功率快响应激光功率计，其特征在于：所述数据处理模块(4)与所述多个光电探测器(2)相连接，其作用是对所述光电探测器(2)的输出电信号进行采集和处理，并最终计算出待测激光束的功率。
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