RU2626064C1 - Вторичный эталон единицы энергии лазерного излучения для калибровки и поверки лазерных джоульметров - Google Patents

Вторичный эталон единицы энергии лазерного излучения для калибровки и поверки лазерных джоульметров Download PDF

Info

Publication number
RU2626064C1
RU2626064C1 RU2016116297A RU2016116297A RU2626064C1 RU 2626064 C1 RU2626064 C1 RU 2626064C1 RU 2016116297 A RU2016116297 A RU 2016116297A RU 2016116297 A RU2016116297 A RU 2016116297A RU 2626064 C1 RU2626064 C1 RU 2626064C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy
laser
laser radiation
rsi
input
Prior art date
Application number
RU2016116297A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Владимирович Улановский
Аркадий Михайлович Райцин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ")
Priority to RU2016116297A priority Critical patent/RU2626064C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2626064C1 publication Critical patent/RU2626064C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/08—Arrangements of light sources specially adapted for photometry standard sources, also using luminescent or radioactive material

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области оптических измерений и касается вторичного эталона единицы энергии лазерного излучения. Эталон включает в себя источник лазерного излучения, делительную пластину, контрольный фотоэлектрический преобразователь, оптический ослабитель, интегрирующую сферу, калориметрический эталонный измерительный преобразователь, блок управления и компьютер. Оптический ослабитель выполнен в виде вращающегося диска, в котором установлены нейтральные фильтры. Интегрирующая сфера снабжена входным, выходным и дополнительным отверстиями. В дополнительном отверстии установлена светоделительная пластина, разделяющая лазерное излучение на прямой проходящий поток, по ходу которого установлен калориметрический эталонный измерительный преобразователь, и диффузно-отраженный поток. Центры входного и дополнительного отверстия расположены на оси прямого проходящего потока. В выходном отверстии установлен вход волоконно-оптического коллектора, содержащего светопроводы, на концах которых установлены нейтральные фильтры и фотоприемные устройства для работы в различных диапазонах энергии. Технический результат заключается в увеличении точности и расширении диапазона энергии, в котором обеспечивается калибровка и поверка. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области технической физики и измерительной техники, в частности к обеспечению высокоточной калибровки и поверки средств измерений энергии лазерного излучения.
Из уровня техники известна существующая метрологическая база для калибровки и поверки лазерных джоульметров, основанная на применении вторичного эталона единицы энергии. Основным его элементом является эталонный измерительный преобразователь энергии лазерного излучения термоэлектрического типа, на основе которого построена функциональная схема вторичного эталона, приведенная в [1].
Эталон обеспечивает воспроизведение и передачу единицы энергии нано- и пикосекундных лазерных импульсов на длинах волн 0,532 мкм, 1,064 мкм и 1,54 мкм в диапазоне энергий 5⋅10-3÷5⋅10-1Дж с погрешностями ≈1% и ≈0,5% соответственно.
Современные лазерные джоульметры (рабочие средства измерений далее РСИ) энергии лазерных импульсов имеют более широкий диапазон измерений 10-12÷5⋅10-1 Дж.
В связи с этим возникает задача воспроизведения и передачи единицы энергии от вторичного эталона, имеющего указанный выше динамический диапазон энергий, РСИ, работающим в диапазонах меньших уровней энергии.
Известно устройство [2], позволяющее осуществлять передачу единицы энергии, содержащее соосно последовательно размещенные лазерный излучатель, затвор, поляризационный делитель, содержащий линейный поляризатор и двухлучевой поляризационный элемент, причем линейный поляризатор выполнен с возможностью вращения вокруг оси лазерного излучателя. Однако устройство не обеспечивает требуемый диапазон энергий для калибровки и поверки РСИ из-за технической сложности калибровки с высокой точностью поляризационных делителей устройства в широком энергетическом диапазоне.
Для решения поставленной задачи применяется вторичный эталон единицы энергии с френелевским ослабителем [3] для канала малых уровней энергии, входящий в состав вторичного эталона [1], являющегося наиболее близким аналогом предлагаемого эталонного устройства и позволяющего в результате передачи единицы энергии производить калибровку и поверку РСИ в диапазоне 5⋅10-7÷5⋅10-1Дж.
Однако применение в эталоне упомянутого ослабителя [3] не обеспечивает полного перекрытия требуемого диапазона энергий, предъявляет жесткие требования к его юстировке, неизменности юстировки при воздействии внешних факторов, приводящие к увеличению погрешности, а также приводит к погрешности, обусловленной изменением плоскости поляризации, характеризуется большими габаритами, что существенно при эксплуатации транспортируемых эталонных комплексов.
Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, состоит в создании высокоточного устройства для калибровки и поверки лазерных джоульметров, обеспечивающего работу в расширенном диапазоне энергий лазерного пучка.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в увеличении точности калибровки и поверки РСИ и расширении диапазона энергий, в котором вторичный эталон обеспечивает калибровку и поверку РСИ. Предлагаемое устройство для калибровки и поверки лазерных джоульметров позволяет устранить указанные выше недостатки.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что во вторичном эталоне единицы энергии лазерного излучения для калибровки и поверки лазерных джоульметров, содержащем источник лазерного излучения, оптическую делительную пластину, контрольный фотоэлектрический измерительный преобразователь энергии лазерного излучения, оптический ослабитель энергии лазерного излучения, калориметрический эталонный измерительный преобразователь, блок управления и компьютер, оптический ослабитель энергии лазерного излучения выполнен в виде вращающегося диска с четырьмя отверстиями, в трех из которых установлены входные нейтральные фильтры, а эталон снабжен интегрирующей сферой, расположенной после оптического ослабителя энергии лазерного излучения, с входным, выходным и дополнительным отверстиями, внутренняя поверхность которой покрыта диффузно-отражающим покрытием, в дополнительном отверстии установлена светоделительная пластина, разделяющая лазерное излучение на прямой проходящий поток, на пути которого установлен калориметрический эталонный измерительный преобразователь, и диффузно-отраженный поток, входное и дополнительное отверстия выполнены таким образом, что их центры расположены на оси прямого проходящего потока, а в выходном отверстии интегрирующей сферы установлен вход волоконно-оптического коллектора, содержащего три светопровода, на концах которых последовательно установлены выходные нейтральные фильтры и фотоприемные устройства для работы в различных диапазонах энергии.
Изобретение основано на введении четырех раздельных попарно взаимно перекрывающихся приблизительно в одном порядке энергий диапазонов калибровки и поверки, охватывающих требуемый динамический диапазон (Фиг. 1), и создании алгоритма обработки измеряемых сигналов в каждом диапазоне. Разбиение на четыре диапазона обусловлено тем, что применяемые в заявляемом изобретении фотоприемные устройства имеют высокую линейность в пределах трех десятичных порядков и в совокупности перекрывают весь требуемый диапазон измерений.
На Фиг. 2 приведена функциональная схема заявляемого устройства в предпочтительном варианте его осуществления.
Вторичный эталон единицы энергии лазерного излучения для калибровки и поверки лазерных джоульметров содержит источник лазерного излучения 1, оптическую делительную пластину 2, контрольный фотоэлектрический измерительный преобразователь энергии лазерного излучения 3, оптический ослабитель энергии лазерного излучения 23, калориметрический эталонный измерительный преобразователь 19, блок управления 21 и компьютер 22. Оптический ослабитель энергии лазерного излучения 23 выполнен в виде вращающегося диска 8 с четырьмя отверстиями, в трех из которых установлены входные нейтральные фильтры 5, 6 и 7, необходимые для ослабления сигнала от эталонного источника лазерного излучения 1, которые выполнены, например, из оптического стекла НС-2. Эталон снабжен интегрирующей сферой 9, выполненной из металла, например из дюралюминиевого сплава Д16, расположенной после оптического ослабителя энергии лазерного излучения 23, с входным, выходным и дополнительным отверстиями, внутренняя поверхность 10 которой покрыта диффузно-отражающим покрытием, например светотехнической эмалью типа А243. В дополнительном отверстии установлена светоделительная пластина 11, выполненная из оптического стекла, например, марки К-8 и разделяющая лазерное излучение на прямой проходящий поток, на пути которого установлен калориметрический эталонный измерительный преобразователь 19, и диффузно-отраженный поток. Входное и дополнительное отверстия выполнены таким образом, что их центры расположены на оси прямого проходящего потока. В выходном отверстии интегрирующей сферы 9 установлен вход 12 волоконно-оптического коллектора 24, содержащего три светопровода 13, на концах 14 которых последовательно установлены выходные нейтральные фильтры 15, выполненные из нейтрального стекла, например, марки НС-2, и фотоприемные устройства 16, 17 и 18 для работы в различных диапазонах энергии.
Сущность предлагаемого устройства, обеспечивающего достижение результата, состоит в том, что калибровка устройства, позволяющая охватить весь требуемый динамический диапазон энергий, содержит четыре этапа. На первом этапе расширения диапазона не требуется и его калибровка должна повторять работу вторичного эталона энергий в диапазоне I. На втором этапе по эталонному термоэлектрическому измерительному преобразователю энергии (ЭП) 19 калибруется ФПУ1 16 в диапазоне II и к нему переходят функции вторичного эталона (рабочий эталон 1 разряда), на третьем этапе по ФПУ1 16 калибруется ФПУ2 17 в диапазоне III и к нему переходят функции рабочего эталона 1 разряда (рабочий эталон 2 разряда), на четвертом этапе по ФПУ2 17 калибруется ФПУ3 18 в диапазоне IV и к нему переходят функции рабочего эталона 2 разряда (рабочий эталон 3 разряда). Фотоприемные устройства (ФПУ1, ФПУ2, ФПУ3) 16, 17, 18 с фотодиодами, например, типа S2386, работающие на длине волны 0,532 мкм или G8370, работающие на длинах волн 1,06 мкм и 1,54 мкм, обеспечивают возможность калибровки устройства в диапазонах энергий II, III и IV соответственно. Каждый из выходных нейтральных фильтров 15 подбирается таким образом, что обеспечивает работу соответствующего фотоприемного устройства в диапазоне его линейности. Сигналы с фотоприемных устройств 16, 17 и 18 поступают через блок управления 21 в компьютер 22, где обрабатываются по описываемому ниже алгоритму.
Работа устройства описана в разделах «Калибровка устройства» и «Калибровка и поверка рабочих средств измерений в диапазонах I-IV».
Сначала производится калибровка предлагаемого устройства, включающая четыре этапа. На первом этапе калибровка производится по ЭП 19 от импульсов лазерного излучения в диапазоне I энергий. В тракт лазерного излучения вводится отверстие 4 без нейтрального фильтра оптического ослабителя энергии лазерного излучения 23, расположенное на диске 8, вращение которого осуществляется от компьютера 22 через блок управления 21. Оптический сигнал источника лазерного излучения 1, проходя через светоделительную пластину 2, выполненную, например, из стекла марки К-8, разделяется на прямой и отраженный пучки. Энергия излучения на выходе пластины 11 должна соответствовать энергии оптического сигнала для диапазона I. Отраженный от светоделительной пластины 2 лазерный пучок поступает на контрольный фотоэлектрический измерительный преобразователь энергии лазерного излучения (КП) 3, являющийся средством контроля относительного изменения энергии импульсного лазерного излучения, а прямой пучок через отверстие 4 поступает во входное отверстие интегрирующей сферы 9. Основная часть прямого пучка излучения проходит сквозь дополнительное отверстие интегрирующей сферы 9 и через пластину 11, вектор нормали к которой расположен под углом 6-8° относительно оси излучения, и поступает на вход (ЭП) 19. Отраженный от пластины 11 поток излучения, многократно отражаясь от внутренней поверхности 10 интегрирующей сферы 9 по закону Ламберта, представляет собой диффузно-отраженный поток, который через выходное отверстие интегрирующей сферы 9 поступает на вход 12 волоконно-оптического коллектора 24. Его угол обзора α должен быть таким, что собирает диффузно-отраженное излучение, с области характеризующееся равномерностью распределения интенсивности, что уменьшает влияние зонной характеристики устройства на результат калибровки и поверки, что увеличивает его точность. Наличие небольшого угла расположения пластины 11 уменьшает влияние поляризации лазерного пучка и обеспечивает первое отражение от нее в область интегрирующей сферы, не совпадающей как с прямым излучением, так и расположением волоконно-оптического коллектора, что необходимо для получения точных результатов калибровки и поверки.
Волоконно-оптический коллектор 24 распределяет диффузно-отраженный поток по трем светопроводам 13. Затем диффузно-отраженный поток поступает на выходные нейтральные фильтры 15, расположенные на концах 14 светопроводов 13, и далее - на фотоприемные устройства 16, 17, 18, подключаемые к устройству с помощью компьютера 22 через блок управления 21 при работе в диапазонах II, III и IV соответственно (Фиг. 1).
Для работы в диапазоне I производится одновременное измерение энергии
Figure 00000001
, поступающей на вход приемника 19, и выходного сигнала КП 3
Figure 00000002
. Определяется и запоминается коэффициент преобразования K1 для первого диапазона КП/ЭП, равный
Figure 00000003
.
На втором этапе в одной из общих точек взаимно перекрывающихся диапазонов I и II производится калибровка устройства в диапазоне II.
В тракт лазерного излучения вводится входной нейтральный фильтр 5 оптического ослабителя энергии лазерного излучения 23, расположенный на диске 8, вращение которого осуществляется от компьютера 22 через блок управления 21. Энергия излучения на выходе пластины 11 после ослабления должна соответствовать энергии оптического сигнала для диапазона II. Путь прохождения оптического сигнала источника лазерного излучения 1 повторяет описанный на первом этапе. В данном случае к устройству с помощью компьютера 22 через блок управления 21 подключается фотоприемное устройство 16. На втором этапе производится одновременное измерение энергии
Figure 00000004
, поступающей на вход приемника 19, и сигнала с фотоприемного устройства 16
Figure 00000005
. Определяется и запоминается коэффициент преобразования K2ФПУ1/ЭП, равный
Figure 00000006
, для диапазона II.
На третьем этапе в одной из общих точек взаимно перекрывающихся диапазонов II и III производится калибровка устройства в диапазоне III.
В тракт лазерного излучения вводится входной нейтральный фильтр 6 оптического ослабителя энергии лазерного излучения 23, расположенный на диске 8, вращение которого осуществляется от компьютера 22 через блок управления 21.
Энергия излучения на выходе пластины 11 после ослабления должна соответствовать энергии оптического сигнала для диапазона III. Путь прохождения оптического сигнала источника лазерного излучения 1 повторяет описанный на первом этапе. В данном случае к устройству с помощью компьютера 22 через блок управления 21 подключаются фотоприемные устройства 16 и 17. На третьем этапе производится одновременное измерение сигналов
Figure 00000007
,
Figure 00000008
фотоприемных устройств 16 и 17. Определяется и запоминается коэффициент преобразования K3, ФПУ2/ФПУ1, равный
Figure 00000009
, для диапазона III.
На четвертом этапе в одной из общих точек взаимно перекрывающихся диапазонов III и IV производится калибровка устройства в диапазоне IV.
В тракт лазерного излучения вводится входной нейтральный фильтр 7 оптического ослабителя энергии лазерного излучения 23, расположенный на диске 8, вращение которого осуществляется от компьютера 22 через блок управления 21.
Энергия излучения на выходе пластины 11 после ослабления должна соответствовать энергии оптического сигнала для диапазона IV. Путь прохождения оптического сигнала источника лазерного излучения 1 повторяет описанный на первом этапе. В данном случае к устройству с помощью компьютера 22 через блок управления 21 подключаются фотоприемные устройства 17 и 18. На четвертом этапе производится одновременное измерение сигналов
Figure 00000010
,
Figure 00000011
фотоприемных устройств 17 и 18. Определяется и запоминается коэффициент преобразования K4, ФПУ3/ФПУ2, равный
Figure 00000012
, для диапазона IV.
Таким образом, в результате калибровки устройства получаем следующую таблицу коэффициентов преобразований для всех диапазонов.
Figure 00000013
После проведения калибровки устройства производится калибровка или поверка РСИ.
Калибровка и поверка рабочих средств измерений в диапазоне I
Калибруемое или поверяемое РСИ устанавливается на посадочное место 20 для РСИ и вводится в оптический тракт установки взамен ЭП.
В тракт лазерного излучения вводится отверстие 4 без нейтрального фильтра оптического ослабителя энергии лазерного излучения 23, расположенное на диске 8, вращение которого осуществляется от компьютера 22 через блок управления 21. При калибровке РСИ после подачи лазерного импульса от источника лазерного излучения 1 производится одновременное измерение сигналов на выходе калибруемого РСИ 20 и выходного сигнала КП 3
Figure 00000014
,
Figure 00000015
соответственно.
Величина энергии излучения, подаваемая после пластины 11 на вход РСИ, определяется по формуле
Figure 00000016
.
Определяется коэффициент преобразования калибруемого РСИ
Figure 00000017
При поверке РСИ 20 производится одновременное измерение энергии на его входе и электрического сигнала на выходе КП 3
Figure 00000018
,
Figure 00000019
при подаче от источника лазерного излучения 1 лазерного импульса. Определяется величина измеренной энергии после пластины 11 на входе РСИ
Figure 00000020
. Относительная погрешность измерения энергии РСИ δРСИ определяется как
Figure 00000021
Калибровка и поверка рабочих средств измерений в диапазоне II
Калибруемое или поверяемое РСИ устанавливается на посадочное место 20 для РСИ и вводится в оптический тракт установки взамен ЭП.
В тракт лазерного излучения вводится входной нейтральный фильтр 5 оптического ослабителя энергии лазерного излучения 23, расположенный на диске 8, вращение которого осуществляется от компьютера 22 через блок управления 21. При калибровке РСИ после подачи лазерного импульса от источника лазерного излучения 1 производится одновременное измерение сигналов на выходе калибруемого РСИ 20 и выходного сигнала ФПУ1 16
Figure 00000022
,
Figure 00000023
соответственно.
Величина энергии излучения, подаваемая после пластины 11 на вход РСИ, определяется по формуле
Figure 00000024
.
Определяется коэффициент преобразования калибруемого РСИ
Figure 00000025
.
При поверке РСИ 20 производится одновременное измерение энергии на его входе и электрического сигнала на выходе ФПУ1 16
Figure 00000026
,
Figure 00000027
при подаче от источника лазерного излучения 1 лазерного импульса. Определяется величина измеренной энергии после пластины 11 на входе
Figure 00000028
.
Погрешность измерения энергии РСИ определяется по формуле (1).
Калибровка и поверка рабочих средств измерений в диапазоне III
Калибруемое или поверяемое РСИ устанавливается на посадочное место 20 для РСИ и вводится в оптический тракт установки взамен ЭП.
В тракт лазерного излучения вводится входной нейтральный фильтр 6 оптического ослабителя энергии лазерного излучения 23, расположенный на диске 8, вращение которого осуществляется от компьютера 22 через блок управления 21. При калибровке РСИ после подачи лазерного импульса от источника лазерного излучения 1 производится одновременное измерение сигналов на выходе калибруемого РСИ 20 и выходного сигнала ФПУ2 17
Figure 00000029
,
Figure 00000030
соответственно.
Величина энергии излучения, подаваемая после пластины 11 на вход РСИ, определяется по формуле
Figure 00000031
Определяется коэффициент преобразования калибруемого РСИ
Figure 00000032
При поверке РСИ 20 производится одновременное измерение энергии на его входе и электрического сигнала на выходе ФПУ2 17
Figure 00000026
,
Figure 00000033
при подаче от источника лазерного излучения 1 лазерного импульса. Определяется величина измеренной энергии после пластины 11 на входе
Figure 00000034
Погрешность измерения энергии РСИ определяется по формуле (1).
Калибровка и поверка рабочих средств измерений в диапазоне IV
Калибруемое или поверяемое РСИ устанавливается на посадочное место 20 для РСИ и вводится в оптический тракт установки взамен ЭП.
В тракт лазерного излучения вводится входной нейтральный фильтр 7 оптического ослабителя энергии лазерного излучения 23, расположенный на диске 8, вращение которого осуществляется от компьютера 22 через блок управления 21. При калибровке РСИ после подачи лазерного импульса от источника лазерного излучения 1 производится одновременное измерение сигналов на выходе калибруемого РСИ 20 и выходного сигнала ФПУ3 18
Figure 00000035
,
Figure 00000036
соответственно.
Величина энергии излучения, подаваемая после пластины 11 на вход РСИ, определяется по формуле
Figure 00000037
Определяется коэффициент преобразования калибруемого РСИ
Figure 00000038
.
При поверке РСИ 20 производится одновременное измерение энергии на его входе и электрического сигнала на выходе ФПУ3 18
Figure 00000039
,
Figure 00000040
при подаче от источника лазерного излучения 1 лазерного импульса. Определяется величина измеренной энергии после пластины 11 на входе РСИ
Figure 00000041
Погрешность измерения энергии РСИ определяется по формуле (1).
Расчеты, подтверждающие работоспособность заявляемого устройства для калибровки и поверки лазерных джоульметров
Введем обозначения для коэффициентов пропускания, отражения и преобразования элементов, представленных на фиг.2:
ρ1 - коэффициент пропускания делительной пластины 2;
Figure 00000042
- коэффициент отражения делительной пластины 2;
Figure 00000043
- коэффициент пропускания входного нейтрального фильтра 5;
Figure 00000044
- коэффициент пропускания входного нейтрального фильтра 6;
Figure 00000045
- коэффициент пропускания входного нейтрального фильтра 7;
ρ3 - коэффициент пропускания делительной пластины 11;
Figure 00000046
- коэффициент отражения делительной пластины 11;
ρ4 - коэффициент пропускания интегрирующей сферы 9, световолоконного коллектора и выходного нейтрального фильтра 15, оптически связанных с ФПУ1 16;
ρ5 - коэффициент пропускания интегрирующей сферы 9, световолоконного коллектора и выходного нейтрального фильтра 15, оптически связанных с ФПУ2 17;
ρ6 - коэффициент пропускания интегрирующей сферы 9, световолоконного коллектора и выходного нейтрального фильтра 15, оптически связанных с ФПУ3 18;
KФПУ1 - коэффициент преобразования ФПУ1 16;
KФПУ2 - коэффициент преобразования ФПУ2 17;
KФПУ3 - коэффициент преобразования ФПУ3 18;
KКП - коэффициент преобразования КП 3;
KЭП - коэффициент преобразования ЭП 19;
KРСИ - коэффициент преобразования РСИ 20.
1. При калибровке заявляемого устройства в диапазоне I в соответствии с описанием устройства и фиг. 2 запишем электрические сигналы на выходе ЭП 19 и КП 3
Figure 00000047
где QI - энергия лазерного пучка в момент калибровки устройства в диапазоне I.
При калибровке РСИ в диапазоне I электрические сигналы на выходе ЭП и РСИ имеют вид
Figure 00000048
где
Figure 00000049
- энергия лазерного пучка в момент калибровки РСИ в диапазоне I.
Из системы (2) получим:
Figure 00000050
.
Из системы (3) запишем
Figure 00000051
Величина энергии лазерного пучка на выходе пластины 11, подаваемой на вход калибруемого РСИ в диапазоне I, равна
Figure 00000052
При поверке РСИ в диапазоне I величина энергии, подаваемой на вход РСИ, равна
Figure 00000053
, где
Figure 00000054
- значение электрического сигнала на выходе КП3.
2. При калибровке заявляемого устройства в диапазоне II в соответствии с описанием устройства и фиг. 2 запишем электрические сигналы на выходе ЭП 19 и ФПУ1 16
Figure 00000055
где QII - энергия лазерного пучка в момент калибровки устройства в диапазоне II.
При калибровке РСИ в диапазоне II электрические сигналы на выходе ФПУ1 16 и РСИ 20 имеют вид
Figure 00000056
Из системы (4) получим:
Figure 00000057
.
Из системы (5) запишем
Figure 00000058
.
Величина энергии лазерного пучка на выходе пластины 11, подаваемой на вход калибруемого РСИ в диапазоне II, равна
Figure 00000059
При поверке РСИ в диапазоне II величина энергии, подаваемой на вход РСИ, равна
Figure 00000060
, где
Figure 00000061
- значение электрического сигнала на выходе ФПУ1 16.
3. При калибровке заявляемого устройства в диапазоне III в соответствии с описанием устройства и фиг. 2 запишем электрические сигналы на выходе ФПУ1 16 и ФПУ2 17
Figure 00000062
где QIII - энергия лазерного пучка в момент калибровки устройства в диапазоне III.
При калибровке РСИ в диапазоне III электрические сигналы на выходе ФПУ2 17 и РСИ 20 имеют вид
Figure 00000063
Из системы (6) получим:
Figure 00000064
Из системы (7) запишем
Figure 00000065
Величина энергии лазерного пучка на выходе пластины 11, подаваемой на вход калибруемого РСИ в диапазоне III, равна
Figure 00000066
.
При поверке РСИ в диапазоне III величина энергии, подаваемой на вход РСИ, равна
Figure 00000067
, где
Figure 00000068
- значение электрического сигнала на выходе ФПУ2 17.
4. При калибровке заявляемого устройства в диапазоне IV в соответствии с описанием устройства и фиг. 2 запишем электрические сигналы на выходе ФПУ2 17 и ФПУ3 18
Figure 00000069
где QIV - энергия лазерного пучка в момент калибровки устройства в диапазоне IV.
При калибровке РСИ в диапазоне IV электрические сигналы на выходе ФПУ3 18 и РСИ 20 имеют вид
Figure 00000070
Из системы (8) получим:
Figure 00000071
.
Из системы (9) запишем
Figure 00000072
Величина энергии лазерного пучка на выходе пластины 11, подаваемой на вход калибруемого РСИ в диапазоне IV, равна
Figure 00000073
.
При поверке РСИ в диапазоне IV величина энергии, подаваемой на вход РСИ, равна
Figure 00000074
, где
Figure 00000075
- значение электрического сигнала на выходе ФПУ3 18.
Источники информации
[1] «Основы оптической радиометрии» под ред. Котюка А.Ф., Физматлит, 2003.
[2] Иванов В.М. «Способ передачи размера единицы средней мощности или энергии лазерного излучения и устройство для его осуществления», Патент РФ 4459302/25, 12.07.1988, опубликовано 30.07.1994.
[3] Янкевич Е.Б., Микрюков А.С., Москалюк С.А., Либерман А.А., Ковалев А.А. «Френелевский ослабитель лазерного излучения», Полезная модель РФ, 123944.

Claims (4)

1. Вторичный эталон единицы энергии лазерного излучения для калибровки и поверки лазерных джоульметров, содержащий источник лазерного излучения, оптическую делительную пластину, контрольный фотоэлектрический измерительный преобразователь энергии лазерного излучения, оптический ослабитель энергии лазерного излучения, калориметрический эталонный измерительный преобразователь, блок управления и компьютер, отличающийся тем, что оптический ослабитель энергии лазерного излучения выполнен в виде вращающегося диска с четырьмя отверстиями, в трех из которых установлены входные нейтральные фильтры, а эталон снабжен интегрирующей сферой, расположенной после оптического ослабителя энергии лазерного излучения, с входным, выходным и дополнительным отверстиями, внутренняя поверхность которой покрыта диффузно-отражающим покрытием, в дополнительном отверстии установлена светоделительная пластина, разделяющая лазерное излучение на прямой проходящий поток, по ходу которого установлен калориметрический эталонный измерительный преобразователь, и диффузно-отраженный поток, входное и дополнительное отверстия выполнены таким образом, что их центры расположены на оси прямого проходящего потока, а в выходном отверстии интегрирующей сферы установлен вход волоконно-оптического коллектора, содержащего светопроводы, на концах которых последовательно установлены выходные нейтральные фильтры и фотоприемные устройства для работы в различных диапазонах энергии.
2. Вторичный эталон единицы энергии лазерного излучения по п. 1, отличающийся тем, что нейтральные фильтры выполнены из нейтрального стекла НС-2.
3. Вторичный эталон единицы энергии лазерного излучения по п. 1, отличающийся тем, что светоделительная пластина установлена в дополнительном отверстии таким образом, что ее вектор нормали расположен под углом 6-8° к оси прямого проходящего потока.
4. Вторичный эталон единицы энергии лазерного излучения по п. 1, отличающийся тем, что выходное отверстие выполнено таким образом, что его центр расположен в диаметральной плоскости интегрирующей сферы, перпендикулярной оси прямого проходящего потока.
RU2016116297A 2016-04-26 2016-04-26 Вторичный эталон единицы энергии лазерного излучения для калибровки и поверки лазерных джоульметров RU2626064C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016116297A RU2626064C1 (ru) 2016-04-26 2016-04-26 Вторичный эталон единицы энергии лазерного излучения для калибровки и поверки лазерных джоульметров

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016116297A RU2626064C1 (ru) 2016-04-26 2016-04-26 Вторичный эталон единицы энергии лазерного излучения для калибровки и поверки лазерных джоульметров

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2626064C1 true RU2626064C1 (ru) 2017-07-21

Family

ID=59495810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016116297A RU2626064C1 (ru) 2016-04-26 2016-04-26 Вторичный эталон единицы энергии лазерного излучения для калибровки и поверки лазерных джоульметров

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2626064C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2684431C1 (ru) * 2018-06-01 2019-04-09 Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") Способ формирования лазерного излучения эталонной мощности

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2017085C1 (ru) * 1988-07-12 1994-07-30 Иванов Владимир Михайлович Способ передачи размера единицы средней мощности или энергии лазерного излучения и устройство для его осуществления
RU2271522C1 (ru) * 2004-08-30 2006-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") Эталонное устройство для передачи размера единицы средней мощности оптического излучения, поверки и калибровки средств измерений средней мощности оптического излучения, оптических аттенюаторов и источников оптического излучения в волоконно-оптических системах передачи
US7292616B2 (en) * 2005-02-09 2007-11-06 Ultratech, Inc. CO2 laser stabilization systems and methods
US7528950B2 (en) * 2005-01-11 2009-05-05 Duquesne University Of The Holy Spirit Tunable laser-based process monitoring apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2017085C1 (ru) * 1988-07-12 1994-07-30 Иванов Владимир Михайлович Способ передачи размера единицы средней мощности или энергии лазерного излучения и устройство для его осуществления
RU2271522C1 (ru) * 2004-08-30 2006-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") Эталонное устройство для передачи размера единицы средней мощности оптического излучения, поверки и калибровки средств измерений средней мощности оптического излучения, оптических аттенюаторов и источников оптического излучения в волоконно-оптических системах передачи
US7528950B2 (en) * 2005-01-11 2009-05-05 Duquesne University Of The Holy Spirit Tunable laser-based process monitoring apparatus
US7292616B2 (en) * 2005-02-09 2007-11-06 Ultratech, Inc. CO2 laser stabilization systems and methods

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2684431C1 (ru) * 2018-06-01 2019-04-09 Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") Способ формирования лазерного излучения эталонной мощности

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5329357A (en) Spectroscopic ellipsometry apparatus including an optical fiber
CN110850436B (zh) 实时测量机载高光谱成像激光雷达光谱的装置及方法
CN104808193A (zh) 基于非偏振分光棱镜的f-p标准具瑞利散射多普勒鉴频装置
CN103471992A (zh) 一种光谱椭偏仪中氙灯光源的光强平滑处理装置及方法
CN103206964A (zh) 光谱权重可调谐型微弱光星等模拟系统
JPS61105431A (ja) 単色光源のビ−ム波長と波長補正ビ−ム出力を測定する方法および装置
CN105444882B (zh) 实现自定标功能的八通道辐射计
RU2626064C1 (ru) Вторичный эталон единицы энергии лазерного излучения для калибровки и поверки лазерных джоульметров
CN104267505B (zh) 一种光楔延迟消偏振的光栅转动分光装置及方法
RU2634370C1 (ru) Вторичный эталон единицы энергии лазерного излучения для калибровки и поверки лазерных джоульметров в расширенном спектральном диапазоне
RU181779U1 (ru) Устройство для измерения коэффициента интегрального рассеяния по поверхности зеркал
US11428784B2 (en) Distance measuring apparatus with high signal dynamics and a reference light path matched thereto
CN111024372A (zh) 一种光学装置的点源透过率测试系统及测试方法
US10240981B2 (en) Optical spectrometer configuration including spatially variable filter (SVF)
CN109387903A (zh) 光路耦合系统及光学测量系统
TWI240794B (en) Wavelength meter
JP6393871B2 (ja) 光デバイス
CN110108449B (zh) 一种光学模组测试系统及方法
RU2626315C2 (ru) Высокоточное многоканальное устройство для измерения энергии коротких лазерных импульсов
CN101915660B (zh) 具有对称性和自校准的垂直入射薄膜反射率计
Kolpakov et al. Method of Extending the Range of Measurements of the Energy of the Secondary Standard during Calibration and Verification of Laser Joulemeters
CN107543610B (zh) 一种可见光纤光谱仪的灵敏度测量装置
TWI583928B (zh) 多功能雷射量測裝置及其方法
RU2594634C1 (ru) Многоканальное устройство для измерения энергии мощных нано- и пикосекундных лазерных импульсов проходного типа
CN103822709A (zh) 一种辐射能量和波长可调的光纤辐射源