RU2636256C2 - Способ измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2636256C2 RU2636256C2 RU2016104237A RU2016104237A RU2636256C2 RU 2636256 C2 RU2636256 C2 RU 2636256C2 RU 2016104237 A RU2016104237 A RU 2016104237A RU 2016104237 A RU2016104237 A RU 2016104237A RU 2636256 C2 RU2636256 C2 RU 2636256C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- measuring
- power
- electrodes
- laser radiation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения. Способ включает в себя направление пучка лазерного излучения на поверхность пленочного чувствительного элемента, обладающего свойством разделения носителей заряда на поверхности при локальном нагревании. Измерения проводят с помощью первой и второй пары электродов, подключенных к чувствительному элементу. Для определения мощности лазерного излучения измеряют постоянную составляющую разности потенциалов между облученной и необлученной областями чувствительного элемента. Для определения частоты лазерного излучения измеряют переменную составляющую разности потенциалов между облученной и необлученной областями чувствительного элемента. Технический результат заключается в расширении спектрального диапазона и упрощении способа измерений. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений мощности, энергии, длительности и частоты импульсов технологических лазеров.
Известен способ измерения параметров импульсов лазерного излучения, использующий калориметрическое преобразование лазерных импульсов в электрический сигнал. Недостаток этого способа состоит в том, что он используется для измерения средней энергии импульсов и, вследствие инерционности, не может регистрировать каждый импульс и частоту импульсов лазерного излучения [Справочник по лазерной технике: пер. с нем. - М.: Энергоатомиздат, 1991, 544 с.].
Известен способ измерения мощности импульсов лазера, использующий фотоэлектрическое преобразование полупроводниковым датчиком лазерных импульсов в электрические импульсы. Недостатком способа является необходимость применения ослабляющих фильтров для измерения мощных импульсов лазера [Фриш С.Э. Оптические методы измерений. 4.1. Световой поток и его измерение. Источники света. Л.: Изд. ЛГУ, 1976 г., 126 с.].
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ определения мощности излучения технологических, в том числе СО2-лазеров, работающих в непрерывном режиме с применением в качестве приемника излучения пленочного анизотропного термопреобразователя, который однократно перемещают поперек лазерного пучка.
Недостатком способа, выбранного в качестве прототипа, является влияние человеческого фактора на скорость перемещения приемника и невозможность регистрации параметров импульсного излучения лазеров [Глебов В.Н., Мананков В.М. Способ измерения мощности лазерного излучения, патент РФ на изобретение №2084843, G01J 5/00. Бюл. №20 от 20.07.97].
Известен измеритель мощности излучения импульсных оптических квантовых генераторов, содержащий двухлучевой интерферометр Рождественского с двумя глухими и двумя полупрозрачными зеркалами, две оптические ветви - сигнальную и опорную, одночастотный одномодовый оптический квантовый генератор непрерывного действия. В сигнальной ветви последовательно установлены магнитооптическая ячейка Коттона-Мутона и скрещенный николь, а в опорной - фазовая пластина, фотометрический клин и полуволновая пластина. Выход интерферометра Рождественского связан с входом гомодинного фотодетектора на соединении кадмий-ртуть-теллур, охлаждаемом жидким азотом, электрический выход которого подключен к входу спектроанализатора. Измерения параметров импульсов лазерного излучения импульсного оптического квантового генератора использует калориметрическое преобразование лазерных импульсов в электрический сигнал.
Недостаток устройства состоит в том, что оно имеет сложную конструкцию и обеспечивает линейную оценку мощности ультракоротких и мощных импульсов лазерного излучения в режимах с модуляцией [Меньших О.Ф. Измеритель мощности излучения импульсных оптических квантовых генераторов, патент РФ на изобретение №2386933, G01J 1/20, Бюл. №11 от 20.04.2010].
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство, с помощью которого осуществляют способ измерения мощности лазерного излучения, в котором в качестве приемника излучения использован широкоапертурный пленочный анизотропный термопреобразователь, работающий в режиме пространственно-временного ослабления при перемещении приемника вручную. В результате за время, равное 0,1 с формируется импульсный сигнал, амплитудное значение которого пропорционально мгновенной мощности измеряемого лазерного излучения.
Недостатком устройства является невозможность его использования в широком спектральном диапазоне и необходимость ручного перемещения приемного устройства [Глебов В.Н., Мананков В.М. Способ измерения мощности лазерного излучения, патент РФ на изобретение №2084843, G01J 5/00. Бюл. №20 от 20.07.97].
Технической задачей изобретения, совпадающей с положительным техническим результатом от ее решения, является разработка эффективного способа измерения мощности и частоты лазерных импульсов и создание устройства для его осуществления, обеспечивающего преобразование излучения в электрический сигнал и измерение его характеристик.
Способ измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения включает направление пучка лазерного излучения на поверхность пленочного чувствительного элемента, обладающего свойством разделения носителей заряда на поверхности при локальном нагревании. При этом с помощью первой и второй пары электродов, подключенных к упомянутому чувствительному элементу, измеряют постоянную составляющую разности потенциалов, создаваемой между облученной и необлученной областями чувствительного элемента, и определяют мощность лазерного излучения, затем измеряют переменную составляющую разности потенциалов, создаваемой между облученной и необлученной областями чувствительного элемента, и определяют частоту лазерного излучения.
Для увеличения амплитуды измеряемого сигнала к первой паре электродов может быть приложено электрическое напряжение смещения, усиливающее сигнал, измеряемый с помощью второй пары электродов, при этом упомянутое электрическое напряжение с целью снижения температуры в зоне воздействия лазерного излучения подают периодически.
Разделение зарядов на поверхности пленочного чувствительного элемента происходит за счет возникновения градиента температуры и тока в процессе термодиффузии носителей заряда, в результате чего в облучаемой части чувствительного элемента возникает область пространственного заряда, по знаку отличающегося от заряда необлученной части.
Устройство, представленное на чертеже, с помощью которого осуществляют раскрытый выше способ, содержит чувствительный элемент 1, сформированный на диэлектрической подложке 2 и обладающий свойством разделения носителей заряда на поверхности при локальном нагревании, с подключенными к нему первой 3 и второй 4 парами электродов, подключенных к измерительному блоку, выполненному на основе микропроцессорной системы, содержащей электронный усилитель 5, аналого-цифровой преобразователь и блок индикации 6. Чувствительный элемент выполняют из материала, генерирующего ЭДС при нагревании его локальной области, например, в виде серебро-палладиевого толстопленочного резистивного датчика, при этом упомянутый элемент может быть как полупроводником p-типа, так и полупроводником n-типа. Первую пару электродов 3 выполняют в виде пластин, расположенных на краях чувствительного элемента, а вторую пару электродов 4 выполняют точечными, расположенными на некотором расстоянии от первой пары электродов.
Способ осуществляют с помощью устройства следующим образом. Устройство с чувствительным элементом 1, размещенным на диэлектрической подложке 2, устанавливается таким образом, чтобы лазерное излучение 7, параметры которого необходимо измерить, попадало на поверхность чувствительного элемента 1, не касаясь электродов 3 и 4. При попадании лазерного излучения на поверхность электродов 3 или 4 возможно искажение сигнала, снимаемого с чувствительного элемента 1, и получение ошибочных значений параметров лазерного излучения. В зависимости от варианта реализации устройства, сигнал может сниматься либо с электродов 3, расположенных на краях чувствительного элемента 1, либо с точечных электродов 4 с одновременной подачей на электроды 3 постоянного или переменного электрического напряжения.
Полученный сигнал подается на схему электронного усилителя 5 измерительного блока и, после усиления, направляется в аналого-цифровой преобразователь, обеспечивающий преобразование сигнала в цифровую форму, и визуализацию измеренных параметров лазерного излучения с помощью блока индикации 6.
Claims (9)
1. Способ измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения, включающий направление пучка лазерного излучения на поверхность пленочного чувствительного элемента, обладающего свойством разделения носителей заряда на поверхности при локальном нагревании, отличающийся тем, что с помощью первой и второй пары электродов, подключенных к упомянутому чувствительному элементу, измеряют постоянную составляющую разности потенциалов, создаваемой между облученной и необлученной областями чувствительного элемента, и определяют мощность лазерного излучения, затем измеряют переменную составляющую разности потенциалов, создаваемой между облученной и необлученной областями чувствительного элемента, и определяют частоту лазерного излучения.
2. Способ измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения по п. 1, отличающийся тем, что для увеличения амплитуды измеряемого сигнала к первой паре электродов прикладывают электрическое напряжение смещения, усиливающее сигнал, измеряемый с помощью второй пары электродов.
3. Способ измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения по п. 2, отличающийся тем, что электрическое напряжение смещения, прикладываемое к первой паре электродов, подают периодически.
4. Устройство для измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения, содержащее чувствительный элемент, обладающий свойством разделения носителей заряда на поверхности при локальном нагревании с подключенными к нему первой и второй парами электродов, отличающееся тем, что упомянутые электроды подключены к измерительному блоку, выполненному на основе микропроцессорной системы, содержащей аналого-цифровой преобразователь и блок индикации, а чувствительный элемент выполнен из материала, генерирующего ЭДС при нагревании его локальной области.
5. Устройство для измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения по п. 4, отличающееся тем, что чувствительный элемент изготовлен по толстопленочной технологии и выполнен полупроводником p-типа.
6. Устройство для измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения по п. 4, отличающееся тем, что чувствительный элемент изготовлен по толстопленочной технологии и выполнен полупроводником n-типа.
7. Устройство для измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения по п. 4, отличающееся тем, что первая пара электродов выполнена в виде пластин, расположенных на краях чувствительного элемента.
8. Устройство для измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения по п. 4, отличающееся тем, что вторая пара электродов выполнена точечными, расположенными на некотором расстоянии от первой пары электродов.
9. Устройство для измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения по п. 5, отличающееся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде серебро-палладиевого толстопленочного резистора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016104237A RU2636256C2 (ru) | 2016-02-09 | 2016-02-09 | Способ измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016104237A RU2636256C2 (ru) | 2016-02-09 | 2016-02-09 | Способ измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016104237A RU2016104237A (ru) | 2017-08-14 |
RU2636256C2 true RU2636256C2 (ru) | 2017-11-21 |
Family
ID=59633118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016104237A RU2636256C2 (ru) | 2016-02-09 | 2016-02-09 | Способ измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2636256C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU187927U1 (ru) * | 2018-05-30 | 2019-03-25 | общество с ограниченной ответственностью "Фотоэлектрические системы" | Устройство для измерения параметров импульса лазерного излучения |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5048969A (en) * | 1989-11-20 | 1991-09-17 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Piezoelectric measurement of laser power |
RU2084843C1 (ru) * | 1994-06-27 | 1997-07-20 | Владислав Николаевич Глебов | Способ измерения мощности лазерного излучения |
RU2227905C1 (ru) * | 2003-01-14 | 2004-04-27 | Саратовский государственный технический университет | Тепловой приемник излучения |
RU2452924C1 (ru) * | 2010-12-27 | 2012-06-10 | Геннадий Михайлович Михеев | Способ определения знака циркулярной поляризации лазерного излучения |
-
2016
- 2016-02-09 RU RU2016104237A patent/RU2636256C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5048969A (en) * | 1989-11-20 | 1991-09-17 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Piezoelectric measurement of laser power |
RU2084843C1 (ru) * | 1994-06-27 | 1997-07-20 | Владислав Николаевич Глебов | Способ измерения мощности лазерного излучения |
RU2227905C1 (ru) * | 2003-01-14 | 2004-04-27 | Саратовский государственный технический университет | Тепловой приемник излучения |
RU2452924C1 (ru) * | 2010-12-27 | 2012-06-10 | Геннадий Михайлович Михеев | Способ определения знака циркулярной поляризации лазерного излучения |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU187927U1 (ru) * | 2018-05-30 | 2019-03-25 | общество с ограниченной ответственностью "Фотоэлектрические системы" | Устройство для измерения параметров импульса лазерного излучения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016104237A (ru) | 2017-08-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4581578A (en) | Apparatus for measuring carrier lifetimes of a semiconductor wafer | |
EP0819924A2 (en) | Apparatus and method for measuring characteristics of optical pulses | |
JPH09257587A (ja) | 非接触型温度計 | |
KR920003615B1 (ko) | 광학식 측정장치 | |
UST102104I4 (en) | Scanning optical system adapted for linewidth measurement in semiconductor devices | |
RU2636256C2 (ru) | Способ измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения и устройство для его осуществления | |
JP2018059789A (ja) | 距離測定装置及び距離測定方法 | |
TW201944055A (zh) | 載子壽命測定方法及載子壽命測定裝置 | |
US3755678A (en) | Apparatus and processes for detection, generation and frequency measurements of electro-magnetic radiation in the infrared and visible domain | |
US4019381A (en) | Transparent optical power meter | |
Borisov et al. | A technique for detecting subpicosecond reflection or transmission kinetics | |
JP2023022435A (ja) | 測定装置および測定方法 | |
EP3206226B1 (en) | Analysis system and analysis method | |
RU2445589C1 (ru) | Способ измерения температуры поверхности и измеритель температуры | |
JP2518062B2 (ja) | レ―ザ測距装置 | |
JPS592842B2 (ja) | 寸法測定装置 | |
White et al. | A CW calibrated laser pulse energy meter for the range 1 pJ to 100 mJ | |
Fleischer et al. | Standardizing the measurement of spatial characteristics of optical beams | |
Neuzner et al. | Pyroelectric detector for EE9 FORUM: design and characterization | |
RU2023241C1 (ru) | Способ измерения энергии оптических сигналов | |
JPS5928718A (ja) | 遅延回路 | |
SU1151068A1 (ru) | Измеритель энергии излучени | |
SU365585A1 (ru) | Установка для измерения спектрального коэффициента излучения материалов при высоких | |
JPS58108752A (ja) | 半導体特性測定装置 | |
JPS61139766A (ja) | アバランシエホトダイオ−ドの増倍暗電流測定装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190210 |