FR2735573A1

FR2735573A1 - Hybrid radiometer for examining impulse laser beams

Info

Publication number: FR2735573A1
Application number: FR9507379A
Authority: FR
Inventors: Marco Soscia
Original assignee: LASER METROLOGIE
Current assignee: LASER METROLOGIE
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 1996-12-20
Anticipated expiration: 2015-06-16
Also published as: FR2735573B1

Abstract

The body of the laser parameter detector consists of two elements (4,5) each equipped with cooling fins (14) and drilled (6,7,9,11) to receive instrumentation. Incoming pulse laser radiation (2) enters the body through an aperture (6) and impinges on laser absorber (12). The laser absorbing device propagating cylinder (19) is surrounded by a thermopile (20) which produces average power measurements. The laser absorber target (15) has very fine hole in it (21) which allows very small fraction of incident radiation to pass through and be detected by a photodiode (22) which has a sufficiently short time constant to permit measurement of impulse time and peak.

Description

RADIOMèTRE HYBRIDE
La présente invention concerne les instruments de mesure utilisés pour mesurer les caractéristiques du flux énergétique émis par un laser impulsionnel, notamment un laser YAG.HYBRID RADIOMETER
The present invention relates to measuring instruments used to measure the characteristics of the energy flow emitted by a pulse laser, in particular a YAG laser.

Les lasers impulsionnels sont utilisés dans le cadre d'applications industrielles telles que le traitement des matériaux (micro usinage, soudure...) et la micro électronique. La forte concentration d'énergie lumineuse obtenue après focalisation permet la fusion locale des matériaux. Pulse lasers are used in the context of industrial applications such as material processing (micro-machining, welding ...) and micro-electronics. The high concentration of light energy obtained after focusing allows local fusion of materials.

Ces lasers qui fonctionnent sous forme impulsionnelle délivrent une puissance moyenne P(W) de quelques watts à quelques centaines de watts (1000 watts) Les impulsions produites ont une largeur l(ms) d'une centaine de microsecondes à quelques centaines de millisecondes, avec une énergie moyenne E(J) d'une centaine de millijoules à quelques dizaines de joules, se répétant à une fréquence F(Hz) de quelques hertz à quelques kilohertz environ. La puissance crête P, (kw) , disponible dans ces impulsions, peut atteindre quelques dizaines de kilowatts. These lasers which operate in pulse form deliver an average power P (W) of a few watts to a few hundred watts (1000 watts) The pulses produced have a width l (ms) of a hundred microseconds to a few hundred milliseconds, with an average energy E (J) of a hundred millijoules to a few tens of joules, repeating at a frequency F (Hz) of a few hertz to a few kilohertz approximately. The peak power P, (kw), available in these pulses, can reach a few tens of kilowatts.

Pour mesurer l'ensemble de ces paramètres, à savoir la puissance moyenne, l'énergie moyenne par impulsion, la puissance crête, la largeur d'impulsion et la fréquence de fonctionnement, il est nécessaire d'utiliser à ce jour plusieurs détecteurs ou instruments. To measure all of these parameters, namely average power, average energy per pulse, peak power, pulse width and operating frequency, it is necessary to use several detectors or instruments to date .

Ainsi, pour mesurer la puissance moyenne du faisceau, on pourra utiliser un absorbeur laser associé à une thermopile. L'absorbeur laser est constitué d'une cible transformant entièrement l'énergie lumineuse du faisceau laser en énergie calorifique qui se propage dans une zone de conduction vers un dispositif d'évacuation. Une thermopile placée dans la zone de conduction de chaleur produit un signal image de la puissance moyenne du faisceau laser. La thermopile est un élément à réponse lente, dont le temps de réaction est de l'ordre de la seconde.De ce fait, il n'est pas possible, avec ce capteur, de mesurer les autres paramètres (fréquence et largeur d'impulsion) permettant de caractériser le flux énergétique du laser. I1 faudrait alors utiliser d'autres capteurs, ce qui complique considérablement les conditions de mesure, la durée de la mesure, et le coût de l'opération. Thus, to measure the average power of the beam, it is possible to use a laser absorber associated with a thermopile. The laser absorber consists of a target that completely transforms the light energy of the laser beam into heat energy which propagates in a conduction zone towards an evacuation device. A thermopile placed in the heat conduction zone produces an image signal of the average power of the laser beam. The thermopile is a slow-response element with a reaction time of about a second, so it is not possible with this sensor to measure the other parameters (frequency and pulse width ) to characterize the energy flow of the laser. It would then be necessary to use other sensors, which considerably complicates the measurement conditions, the duration of the measurement, and the cost of the operation.

Le problème proposé par la présente invention est de concevoir un radiomètre hybride permettant de déterminer les cinq paramètres énergétiques et temporels caractérisant le flux énergétique impulsionnel d'un laser industriel. Ainsi, selon l'invention, il doit être possible d'effectuer une mesure simultanée unique, avec un seul appareil. The problem proposed by the present invention is to design a hybrid radiometer making it possible to determine the five energy and time parameters characterizing the pulse energy flow of an industrial laser. Thus, according to the invention, it must be possible to carry out a single simultaneous measurement, with a single device.

De préférence, l'appareil doit être d'encombrement réduit, facilitant son utilisation sur un poste de travail, et il doit présenter des conditions de sécurité satisfaisantes, évitant par exemple les réflexions du faisceau laser pouvant atteindre l'utilisateur de l'appareil. Preferably, the device must be compact, facilitating its use on a work station, and it must have satisfactory safety conditions, for example avoiding reflections of the laser beam which can reach the user of the device.

De préférence, on cherche également à diminuer la constante de temps de réaction de l'appareil, pour accélérer la mesure. Preferably, it is also sought to decrease the reaction time constant of the device, to speed up the measurement.

Ces fonctions doivent être assurées quelle que soit l'énergie véhiculée par le faisceau laser, de sorte que l'appareil selon l'invention doit supporter les puissances importantes des lasers impulsionnels utilisés dans l'industrie. These functions must be ensured whatever the energy conveyed by the laser beam, so that the apparatus according to the invention must withstand the high powers of the pulsed lasers used in industry.

Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, l'invention prévoit un détecteur des paramètres énergétiques et temporels d'un faisceau laser produit par un laser impulsionnel, comprenant - un absorbeur laser avec une cible adaptée pour recevoir le faisceau laser incident et pour transformer entièrement l'énergie lumineuse du faisceau laser en énergie calorifique se propageant à partir de la cible par une zone de conduction de chaleur vers un dispositif d'évacuation, - une thermopile adaptée dans la zone de conduction de chaleur pour produire un signal image de la puissance moyenne du faisceau laser, - un trou traversant de petit diamètre ménagé dans la partie cible de l'absorbeur pour laisser passer à l'arrière de la cible une faible fraction du faisceau laser incident, - un détecteur rapide sensible au faisceau laser, placé à l'arrière de la cible et recevant ladite faible fraction du faisceau laser incident traversant le trou de la cible, - le détecteur rapide sensible au faisceau laser étant adapté pour produire un signal proportionnel à la distribution de puissance du faisceau laser en fonction du temps. To achieve these and other objects, the invention provides a detector of the energy and time parameters of a laser beam produced by a pulsed laser, comprising - a laser absorber with a target adapted to receive the incident laser beam and to transform entirely the light energy of the laser beam in heat energy propagating from the target by a heat conduction zone towards an evacuation device, - a thermopile adapted in the heat conduction zone to produce an image signal of the average power of the laser beam, - a small diameter through hole in the target part of the absorber to allow a small fraction of the incident laser beam to pass through the back, - a fast detector sensitive to the laser beam, placed behind the target and receiving said small fraction of the incident laser beam passing through the target hole, - the rapid detector nsensitive to the laser beam being adapted to produce a signal proportional to the power distribution of the laser beam as a function of time.

Dans la description et les revendications annexées, l'expression "détecteur rapide" désigne tout type de détecteur sensible au faisceau laser et dont le temps de réponse est plus court que la largeur des impulsions lumineuses du faisceau laser à mesurer. Le détecteur rapide peut ainsi générer un signal reproduisant assez fidèlement la distribution temporelle du flux impulsionnel du faisceau laser. In the description and the appended claims, the expression "rapid detector" designates any type of detector sensitive to the laser beam and whose response time is shorter than the width of the light pulses of the laser beam to be measured. The fast detector can thus generate a signal reproducing fairly faithfully the temporal distribution of the pulse flux of the laser beam.

A titre d'exemple, les photodiodes ou les photoconducteurs sont appropriés pour les lasers visibles, les lasers YAG dopés et les lasers à verre dopé. Les détecteurs pyroélectriques sont appropriés pour ces mêmes lasers et les lasers dans l'infrarouge plus lointain tels que les lasers
CO et les lasers CO2.By way of example, the photodiodes or the photoconductors are suitable for visible lasers, doped YAG lasers and doped glass lasers. Pyroelectric detectors are suitable for these same lasers and more far infrared lasers such as lasers
CO and CO2 lasers.

De préférence, la cible est un disque métallique disposé transversalement face au faisceau laser incident et raccordé par sa face postérieure à la première extrémité d'un cylindre coaxial de propagation d'énergie calorifique dont l'autre extrémité est raccordée à un diffuseur de chaleur, la thermopile étant adaptée à la périphérie du cylindre coaxial de propagation d'énergie calorifique. On réalise ainsi un capteur à faible constante de temps. Preferably, the target is a metal disc placed transversely opposite the incident laser beam and connected by its posterior face to the first end of a coaxial cylinder for the propagation of heat energy, the other end of which is connected to a heat diffuser, the thermopile being adapted to the periphery of the coaxial cylinder for the propagation of heat energy. A sensor with a low time constant is thus produced.

La constante de temps peut être encore diminuée en prévoyant un disque formant la cible avec un rayon inférieur au double de la longueur du cylindre coaxial de propagation d'énergie calorifique. The time constant can be further reduced by providing a disk forming the target with a radius less than twice the length of the coaxial cylinder of propagation of heat energy.

Selon un mode de réalisation avantageux, permettant d'automatiser les calculs, le dispositif selon l'invention comprend un circuit de traitement comprenant - une carte à microcontrôleur, - une mémoire associée à la carte à microcontrôleur, - un circuit de traitement du signal de thermopile, connecté aux bornes de sortie de la thermopile et adapté pour amplifier et filtrer la tension continue délivrée par la thermopile, - un circuit de traitement du signal de détecteur rapide, connecté aux bornes de sortie du détecteur rapide et adapté pour amplifier et écrêter le signal temporel délivré par le détecteur rapide, - un programme enregistré dans la mémoire, et adapté pour commander la carte à microcontrôleur pour e mesurer et mémoriser la valeur du signal délivré sur une première
entrée par le circuit de traitement du signal de thermopile, donnant la
valeur de la puissance moyenne P(W) du faisceau laser incident,
mesurer et mémoriser la valeur de la largeur d'impulsion T(ms) du signal
temporel reçu sur une seconde entrée et produit par le circuit de
traitement du signal de détecteur rapide,
mesurer et mémoriser la valeur de la fréquence F(Hz) des impulsions du
signal temporel reçu sur la seconde entrée et mis en forme par le
circuit de traitement du signal de détecteur rapide,
calculer l'énergie moyenne par impulsion E(J) par la formule
E(J) = P(W) / F(Hz), et mémoriser la valeur obtenue, e calculer la puissance crête Pc(kw) dans l'impulsion par la formule
Pc(kw) = E(J) / t(ms), et mémoriser la valeur obtenue, e afficher sur un afficheur les valeurs mesurées et calculées des cinq
paramètres représentatifs P(W), T(ms), F(Hz), E(J) et Pc(kw) du faisceau
laser incident.According to an advantageous embodiment, making it possible to automate the calculations, the device according to the invention comprises a processing circuit comprising - a microcontroller card, - a memory associated with the microcontroller card, - a signal processing circuit thermopile, connected to the output terminals of the thermopile and suitable for amplifying and filtering the DC voltage delivered by the thermopile, - a circuit for processing the fast detector signal, connected to the output terminals for the fast detector and suitable for amplifying and clipping the time signal delivered by the rapid detector, - a program stored in the memory, and suitable for controlling the microcontroller card to measure and store the value of the signal delivered on a first
input through the thermopile signal processing circuit, giving the
value of the average power P (W) of the incident laser beam,
measure and store the value of the pulse width T (ms) of the signal
time received on a second input and produced by the
fast detector signal processing,
measure and store the value of the frequency F (Hz) of the pulses of the
time signal received on the second input and formatted by the
fast detector signal processing circuit,
calculate the average energy per pulse E (J) by the formula
E (J) = P (W) / F (Hz), and store the value obtained, e calculate the peak power Pc (kw) in the pulse by the formula
Pc (kw) = E (J) / t (ms), and store the value obtained, e display on a display the measured and calculated values of the five
representative parameters P (W), T (ms), F (Hz), E (J) and Pc (kw) of the beam
incident laser.

D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue de côté en coupe longitudinale d'un détecteur selon un mode de réalisation de la présente invention - la figure 2 est une vue de face du détecteur de la figure 1 - la figure 3 est une vue schématique illustrant le détecteur associé à un circuit de traitement et de calcul selon l'invention, permettant de déterminer les cinq paramètres caractérisant le faisceau laser impulsionnel selon l'invention. Other objects, characteristics and advantages of the present invention will emerge from the following description of particular embodiments, given in relation to the attached figures, among which: - Figure 1 is a side view in longitudinal section of a detector according to an embodiment of the present invention - Figure 2 is a front view of the detector of Figure 1 - Figure 3 is a schematic view illustrating the detector associated with a processing and calculation circuit according to the invention, allowing to determine the five parameters characterizing the pulsed laser beam according to the invention.

Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, un détecteur 1 selon l'invention est adapté pour recevoir la totalité du faisceau laser 2 qu'il faut caractériser. Le détecteur 1 comprend un corps 3 métallique à ailettes 14 périphériques permettant d'évacuer radialement l'énergie calorifique résultant de la transformation de l'énergie lumineuse du faisceau laser 2 dans le détecteur 1. Le corps 3 comprend un élément antérieur 4 s'adaptant axialement sur un élément postérieur 5. In the embodiment illustrated in Figures 1 and 2, a detector 1 according to the invention is adapted to receive the entire laser beam 2 which must be characterized. The detector 1 comprises a metallic body 3 with peripheral fins 14 making it possible to radially evacuate the heat energy resulting from the transformation of the light energy of the laser beam 2 in the detector 1. The body 3 comprises a front element 4 adapting axially on a posterior element 5.

L'élément antérieur 4 comprend un alésage antérieur 6 axial de diamètre suffisant pour permettre le passage de la totalité du faisceau laser 2 incident. L'alésage antérieur 6 se raccorde à un alésage postérieur 7, de préférence de diamètre plus important et coaxial avec l'alésage antérieur 6. L'ensemble des deux alésages antérieur 6 et postérieur 7 forme un trou traversant l'élément antérieur 4.The front element 4 comprises an axial front bore 6 of sufficient diameter to allow the passage of the entire incident laser beam 2. The front bore 6 is connected to a rear bore 7, preferably of larger diameter and coaxial with the front bore 6. The assembly of the two front 6 and rear 7 bores forms a hole passing through the front element 4.

L'élément postérieur 5 comprend un alésage antérieur 8 coaxial, ouvert sur la face antérieure de l'élément postérieur 5, et un alésage postérieur 9 coaxial ouvert vers la face postérieure de l'élément postérieur 5. Les alésages antérieur 8 et postérieur 9 de l'élément postérieur 5 sont séparés par une paroi intermédiaire 10 percée d'un trou coaxial 11. The posterior element 5 comprises a coaxial anterior bore 8, open on the anterior face of the posterior element 5, and a coaxial posterior bore 9 open towards the posterior face of the posterior element 5. The anterior 8 and posterior bores 9 of the rear element 5 are separated by an intermediate wall 10 pierced with a coaxial hole 11.

Un absorbeur laser 12 est logé dans l'alésage postérieur 7 de l'élément antérieur 4. Il est porté par un support d'absorbeur 13 logé dans l'alésage antérieur 8 de l'élément postérieur 5. Par assemblage de l'élément antérieur 4 et de l'élément postérieur 5, le support d'absorbeur 13 est plaqué étroitement contre les faces correspondantes de l'élément antérieur 4 et de l'élément postérieur 5. Le support d'absorbeur 13 ainsi que les éléments antérieur 4 et postérieur 5 sont en un métal conducteur de la chaleur, de façon à assurer une bonne transmission de l'énergie calorifique depuis l'absorbeur laser 12 jusqu'aux ailettes 14. A laser absorber 12 is housed in the rear bore 7 of the front element 4. It is carried by an absorber support 13 housed in the front bore 8 of the rear element 5. By assembling the front element 4 and the posterior element 5, the absorber support 13 is pressed tightly against the corresponding faces of the anterior element 4 and the posterior element 5. The absorber support 13 as well as the anterior elements 4 and posterior 5 are made of a heat-conductive metal, so as to ensure good transmission of the heat energy from the laser absorber 12 to the fins 14.

L'évacuation d'énergie calorifique peut également être réalisée par une circulation d'eau interne, notamment dans le support d'absorbeur 13.The evacuation of heat energy can also be carried out by an internal water circulation, in particular in the absorber support 13.

L'absorbeur laser 12 comprend une cible 15 sous forme d'un disque métallique disposé transversalement en regard de l'alésage antérieur 6 et face au faisceau laser 2. La cible 15 comprend, sur sa face antérieure 16 recevant le faisceau laser 2 incident, des sillons 17 concentriques à profil conique revêtus d'un revêtement absorbant dur optiquement, résistant aux éclairements produits par les lasers impulsionnels. The laser absorber 12 comprises a target 15 in the form of a metal disc arranged transversely opposite the anterior bore 6 and facing the laser beam 2. The target 15 comprises, on its anterior face 16 receiving the incident laser beam 2, concentric grooves 17 with a conical profile coated with an optically hard absorbent coating, resistant to the illumination produced by pulsed lasers.

La cible 15 en forme de disque est raccordée par sa face postérieure 18 à la première extrémité d'un cylindre coaxial de propagation d'énergie calorifique 19 dont l'autre extrémité est raccordée au support d'absorbeur 13 lui-même raccordé au corps 3, le support d'absorbeur 13 et le corps 3 formant un diffuseur de chaleur. The target 15 in the form of a disc is connected by its rear face 18 to the first end of a coaxial cylinder for the propagation of heat energy 19, the other end of which is connected to the absorber support 13 itself connected to the body 3 , the absorber support 13 and the body 3 forming a heat diffuser.

Dans le mode de réalisation avantageux illustré sur les figures, le cylindre coaxial de propagation d'énergie calorifique 19 a un diamètre extérieur qui est inférieur au diamètre du disque formant la cible 15. De cette façon, le cylindre 19 se raccorde en zone intermédiaire de la face postérieure 18 de la cible 15, réduisant ainsi l'encombrement en diamètre de l'ensemble du détecteur. In the advantageous embodiment illustrated in the figures, the coaxial cylinder for the propagation of heat energy 19 has an outside diameter which is less than the diameter of the disc forming the target 15. In this way, the cylinder 19 is connected in the intermediate zone of the rear face 18 of the target 15, thereby reducing the overall size of the detector assembly in diameter.

Une thermopile 20 est appliquée contre la périphérie du cylindre coaxial de propagation d'énergie calorifique 19. La thermopile, ainsi adaptée dans la zone de conduction de chaleur constituée par le cylindre coaxial de propagation d'énergie calorifique 19, produit un signal image de la puissance calorifique moyenne se propageant à travers le cylindre coaxial de propagation d'énergie calorifique 19. Ainsi, la thermopile produit un signal image de la puissance moyenne du faisceau laser 2 incident, dont l'énergie lumineuse se transforme entièrement en énergie calorifique sur la cible 15, ladite énergie se propageant à travers le cylindre coaxial de propagation d'énergie calorifique 19, le support d'absorbeur 13, et le corps 3 jusqu'aux ailettes 14. A thermopile 20 is applied against the periphery of the coaxial calorific energy propagation cylinder 19. The thermopile, thus adapted in the heat conduction zone constituted by the coaxial calorific energy propagation cylinder 19, produces an image signal of the average calorific power propagating through the coaxial cylinder of calorific energy propagation 19. Thus, the thermopile produces an image signal of the average power of the incident laser beam 2, whose light energy is entirely transformed into calorific energy on the target 15, said energy propagating through the coaxial cylinder of propagation of heat energy 19, the absorber support 13, and the body 3 up to the fins 14.

La thermopile 20 peut avantageusement être constituée d'une succession de fils conducteurs soudés les uns à la suite des autres, formant une suite de thermocouples connectés en série. Les conducteurs assurant la connexion électrique de la thermopile 20 traversent un alésage du corps 3 pour sortir par l'alésage postérieur 9. The thermopile 20 may advantageously consist of a succession of conductive wires welded one after the other, forming a series of thermocouples connected in series. The conductors ensuring the electrical connection of the thermopile 20 pass through a bore of the body 3 to exit through the rear bore 9.

Un trou traversant 21 de petit diamètre est prévu dans la cible 15, de préférence au centre de la cible 15 comme illustré sur les figures 1 et 2. Ce trou 21 de petit diamètre permet de laisser passer une faible fraction du faisceau laser 2 incident vers l'arrière de la cible 15, sans perturber de façon sensible la mesure de puissance moyenne P(w) réalisée par la thermopile 20. Un détecteur rapide tel qu'une photodiode 22 est placé à l'arrière de la cible 15 et reçoit ladite faible fraction de faisceau laser 2 incident traversant le trou 21. La photodiode 22 est portée par le support d'absorbeur 13, et ses connexions électriques sont accessibles dans l'alésage postérieur 9 du corps 3. A through hole 21 of small diameter is provided in the target 15, preferably in the center of the target 15 as illustrated in FIGS. 1 and 2. This hole 21 of small diameter allows a small fraction of the incident laser beam 2 to pass through. the rear of the target 15, without significantly disturbing the average power measurement P (w) carried out by the thermopile 20. A rapid detector such as a photodiode 22 is placed at the rear of the target 15 and receives said low fraction of incident laser beam 2 passing through the hole 21. The photodiode 22 is carried by the absorber support 13, and its electrical connections are accessible in the rear bore 9 of the body 3.

On a représenté sur la figure 3 le détecteur 1 selon le mode de réalisation des figures 1 et 2, associé à un circuit électronique permettant de traiter les signaux produits par la thermopile 20 et la photodiode 22 pour déterminer les cinq paramètres P(W), F(Hz), t(ms),
E(J), et Pc(kw) du faisceau laser incident 2. La figure 3 représente également les formes d'onde des signaux aux points essentiels du circuit.FIG. 3 shows the detector 1 according to the embodiment of FIGS. 1 and 2, associated with an electronic circuit making it possible to process the signals produced by the thermopile 20 and the photodiode 22 to determine the five parameters P (W), F (Hz), t (ms),
E (J), and Pc (kw) of the incident laser beam 2. FIG. 3 also represents the waveforms of the signals at the essential points of the circuit.

Un circuit électronique 23 de traitement du signal de thermopile est connecté aux bornes de sortie 24 de la thermopile 20 et est adapté pour amplifier et filtrer la tension continue 25 délivrée par la thermopile 20. Le circuit 23 comprend un amplificateur 26, suivi d'un filtre 27, lui-même suivi d'un convertisseur analogique/numérique 28 délivrant un signal numérique à une première entrée 29 d'une carte électronique comportant un microcontrôleur 30 associé à une mémoire 31. An electronic circuit 23 for processing the thermopile signal is connected to the output terminals 24 of the thermopile 20 and is suitable for amplifying and filtering the direct voltage 25 delivered by the thermopile 20. The circuit 23 comprises an amplifier 26, followed by a filter 27, itself followed by an analog / digital converter 28 delivering a digital signal to a first input 29 of an electronic card comprising a microcontroller 30 associated with a memory 31.

Un circuit 32 de traitement du signal de photodiode est connecté aux bornes de sortie 33 de la photodiode 22 et est adapté pour amplifier et écrêter le signal temporel 34 délivré par la photodiode 22. Le circuit 32 comprend un filtre 35 suivi d'un circuit 36 amplifiant et écrêtant le signal pour le mettre au format TTL 0,5 volt. I1 en résulte à la sortie du circuit 36 un signal 37 en créneau, envoyé sur une deuxième entrée 38 de la carte à microcontrôleur 30. A circuit 32 for processing the photodiode signal is connected to the output terminals 33 of the photodiode 22 and is adapted to amplify and clip the time signal 34 delivered by the photodiode 22. The circuit 32 comprises a filter 35 followed by a circuit 36 amplifying and clipping the signal to put it in TTL 0.5 volt format. I1 results from this at the output of circuit 36 a signal 37 in a slot, sent to a second input 38 of the microcontroller card 30.

Le microcontrôleur 30 est piloté par un programme enregistré dans la mémoire 31, de façon à produire sur la sortie 40 des signaux envoyés à un afficheur 41. The microcontroller 30 is controlled by a program stored in the memory 31, so as to produce on the output 40 signals sent to a display 41.

Le programme enregistré dans la mémoire 31 est adapté pour commander le microcontrôleur 30 pour - mesurer et mémoriser le signal reçu sur la première entrée 29, donnant la valeur de la puissance moyenne P(W) captée par la thermopile 20 - mesurer et mémoriser la valeur de largeur d'impulsion l(ms) du signal temporel mis en forme et reçu sur la seconde entrée 38, résultant du signal détecté par la photodiode 22 - mesurer et mémoriser la valeur de la fréquence F(Hz) des impulsions du signal temporel reçu sur la seconde entrée 38, issu du signal produit par la photodiode 22 - calculer le paramètre E(J) par la formule E(J) = P(W) / F(Hz) et mémoriser la valeur obtenue - calculer le paramètre Pc(kw) par la formule Pc(kw) = E(J) / T(ms), et mémoriser la valeur obtenue - afficher sur l'afficheur 41 les valeurs mesurées et calculées des cinq paramètres énergétiques et temporels P(W), T(ms), F(Hz), E(J) et Pc(kw) caractérisant le faisceau laser 2 incident. The program stored in memory 31 is suitable for controlling the microcontroller 30 for - measuring and memorizing the signal received on the first input 29, giving the value of the average power P (W) picked up by the thermopile 20 - measuring and memorizing the value pulse width l (ms) of the time signal formatted and received on the second input 38, resulting from the signal detected by the photodiode 22 - measure and store the value of the frequency F (Hz) of the pulses of the time signal received on the second input 38, coming from the signal produced by the photodiode 22 - calculate the parameter E (J) by the formula E (J) = P (W) / F (Hz) and store the value obtained - calculate the parameter Pc ( kw) using the formula Pc (kw) = E (J) / T (ms), and store the value obtained - display on the display 41 the measured and calculated values of the five energy and time parameters P (W), T ( ms), F (Hz), E (J) and Pc (kw) characterizing the incident laser beam 2.

La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. The present invention is not limited to the embodiments which have been explicitly described, but it includes the various variants and generalizations thereof contained in the field of claims below.

Claims

1 - Detector of the energy and time parameters of a laser beam (2) produced by a pulsed laser, comprising - a laser absorber (12) with a target (15) adapted to receive the incident laser beam (2) and to transform entirely the light energy of the laser beam (2) as heat energy propagating from the target (15) by a heat conduction zone (19) to an evacuation device (3, 13, 14), - a thermopile (20) adapted in the heat conduction zone (19) to produce an image signal (25) of the average power (P (W)) of the laser beam (2), characterized in that - a through hole (21) small diameter is provided in the target part (15) of the absorber (12) to allow a small fraction of the incident laser beam (2) to pass behind the target (15), - a rapid detector (22) sensitive to the laser beam is placed behind the target (15) and receives said small fraction of the laser beam r (2) incident passing through the hole (21) of the target (15), - the rapid detector (22) sensitive to the laser beam is adapted to produce a signal (34) proportional to the power distribution of the laser beam (2) as a function of time.

2 - Detector according to claim 1, characterized in that the rapid detector (22) sensitive to the laser beam is a photodiode.

3 - Detector according to claim 1, characterized in that the rapid detector (22) sensitive to the laser beam is a pyroelectric detector.

4 - Detector according to claim 1, characterized in that the rapid detector (22) sensitive to the laser beam is a photoconductor.

5 - Detector according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the target (15) is a metal disc arranged transversely facing the laser beam (2) incident and connected by its rear face (18) to the first end a coaxial cylinder for propagation of heat energy (19), the other end of which is connected to a heat diffuser (13, 3, 14), the thermopile (20) being adapted to the periphery of the coaxial cylinder for propagation d heat energy (19).

6 - Detector according to claim 5, characterized in that the radius of the disc forming the target (15) is less than twice the length of the coaxial cylinder of propagation of heat energy (19).

7 - Detector according to one of claims 5 or 6, characterized in that the thermopile (20) consists of a succession of conductive wires welded one after the other, forming a series of thermocouples connected in series.

8 - Detector according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the target (15) comprises, on its anterior face (16) receiving the incident laser beam (2), concentric grooves (17) with conical profile coated with an optically hard absorbent coating, resistant to the light produced by pulsed lasers.

9 - Detector according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises a processing circuit comprising - a microcontroller card (30), - a memory (31) associated with the microcontroller card (30) , - a circuit (23) for processing the thermopile signal, connected to the output terminals (24) of the thermopile (20) and adapted to amplify and filter the DC voltage (25) supplied by the thermopile (20), - a circuit (32) for processing the fast detector signal, connected to the output terminals (33) of the fast detector (22) and adapted to amplify and clip the time signal (34) delivered by the fast detector (22), - a program stored in memory (31), and adapted to control the microcontroller card (30) to measure and store the value of the signal delivered on a first

input (29) through the thermopile signal processing circuit (23),

giving the value of the average power (P (W)) of the laser beam (2)

incident, measure and store the value of the pulse width (T (ms)) of the

time signal received on a second input (38) and produced by the

circuit (32) for processing the fast detector signal, measuring and storing the value of the frequency (F (Hz)) of the pulses

of the time signal received on the second input (38) and formatted by

the circuit (32) for processing the fast detector signal,

calculate the average energy per pulse (E (J)) by the formula

E (J) = P (W) / F (Hz) and store the value obtained, e calculate the peak power (Pc (kw)) in the pulse by the formula

Pc (kw) = E (J) / T (ms), and store the value obtained, e display on a display (41) the measured and calculated values of the

five representative parameters (P (W), x (ms), F (Hz), E (J), P (kw)) of the

laser beam (2) incident.