RU2757471C1 - Method for calibration/verification of the laser radiation power measuring instrument - Google Patents

Method for calibration/verification of the laser radiation power measuring instrument Download PDF

Info

Publication number
RU2757471C1
RU2757471C1 RU2021102023A RU2021102023A RU2757471C1 RU 2757471 C1 RU2757471 C1 RU 2757471C1 RU 2021102023 A RU2021102023 A RU 2021102023A RU 2021102023 A RU2021102023 A RU 2021102023A RU 2757471 C1 RU2757471 C1 RU 2757471C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
radiation
attenuator
measuring instrument
calibrated
Prior art date
Application number
RU2021102023A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Колпаков
Аркадий Михайлович Райцин
Михаил Владимирович Улановский
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 RU2021102023A priority Critical patent/RU2757471C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2757471C1 publication Critical patent/RU2757471C1/en

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
    • G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/16—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void using electric radiation detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

FIELD: measuring technology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of measuring technology and concerns a method for calibration/verification of a laser radiation power measuring instrument. When implementing the method, the initial laser beam is divided into passing and reflected beams using an optical divider and the output signals of the measuring instrument installed on the path of the passing beam are obtained. A reference converter with a power attenuator made in the form of a rotating disk with a pass-through window is installed on the path of the reflected beam. The attenuation coefficient of the attenuator is determined with a reference radiation source, using the output signals of the reference converter when the power attenuator motor is switched off and when the power attenuator motor is switched on. The initial laser beam is fed to the measuring instrument, the power of the radiation reflected from the optical divider is measured using a calibrated reference converter and the radiation power at the input of the measuring instrument is determined by multiplying the power of the reflected beam by the attenuation and division coefficients.
EFFECT: increase in the accuracy of laser radiation power measurements while expanding the power measurement range and, consequently, an increase in the accuracy of calibration/verification.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам высокоточной калибровки/поверки средств измерений (СИ) большой мощности лазерного излучения, и может быть использовано в метрологических целях.The invention relates to measuring equipment, namely to methods of high-precision calibration / verification of measuring instruments (SI) of high power laser radiation, and can be used for metrological purposes.

Из уровня техники известна существующая метрологическая база для калибровки и поверки СИ мощности лазерного излучения, основанная на применении вторичного эталона единицы средней мощности. Основным его элементом является эталонный измерительный преобразователь (ЭП) мощности лазерного излучения термоэлектрического типа, на основе которого построена функциональная схема вторичного эталона (см. «Основы оптической радиометрии» под ред. Котюка А.Ф., Физматлит, 2003).From the prior art, the existing metrological basis for the calibration and verification of the SI power of laser radiation, based on the use of a secondary standard of the unit of average power, is known. Its main element is a reference measuring transducer (EP) of laser radiation power of thermoelectric type, on the basis of which a functional diagram of a secondary standard is built (see "Fundamentals of Optical Radiometry" edited by AF Kotyuk, Fizmatlit, 2003).

Государственный первичный эталон единицы средней мощности лазерного излучения (ГПЭ) обеспечивает воспроизведение и передачу вторичному эталону единицы мощности лазерного излучения в спектральном диапазоне 0,3 - 12,0 мкм и в диапазоне мощностей только до 2 Вт. Для решения задач, связанных с различными современными применениями лазеров, необходимо существенно увеличить верхнюю границу воспроизводимой и передаваемой мощности от вторичного эталона рабочим СИ.The state primary standard of the unit of average power of laser radiation (GGE) provides reproduction and transmission to the secondary standard of the unit of power of laser radiation in the spectral range of 0.3 - 12.0 microns and in the power range only up to 2 W. To solve problems associated with various modern applications of lasers, it is necessary to significantly increase the upper limit of the reproducible and transmitted power from the secondary standard to the working SR.

Из уровня техники известно, что задача расширения диапазона измерений вторичного эталона может быть решена с помощью устройств, в которых применяется оптико-механический ослабитель мощности (ОМ) и ЭП как два независимых устройства (см. А.Ф. Котюк, Я.Т. Загорский, А.А. Кузнецов, М.В. Улановский «Образцовое средство измерений средней мощности лазерного излучения» Измерительная техника, 1983, №9, с. 49-51). Оптико-механический ОМ обладает такими важными преимуществами, как неселективность и возможность получать большие коэффициенты ослабления.It is known from the prior art that the problem of expanding the measurement range of the secondary standard can be solved using devices that use an optomechanical power attenuator (OM) and EP as two independent devices (see A.F. Kotyuk, Ya.T. Zagorsky , AA Kuznetsov, MV Ulanovsky "An exemplary instrument for measuring the average power of laser radiation" Measuring equipment, 1983, No. 9, pp. 49-51). Optical-mechanical OM has such important advantages as non-selectivity and the ability to obtain large attenuation coefficients.

В упомянутом устройстве ОМ выполнен в виде механического модулятора, который содержит два соосных диска, приводимых во вращение электродвигателем. В одном из дисков имеются два диаметрально противоположных секторных окна с углами при вершине 36°±4' (ослабление в 10 раз на пределе 10 Вт) и 3,6°±2' (ослабление в 100 раз на пределе 100 Вт). Второй диск имеет секторное окно с углом при вершине около 45°. При вращении модулятора в одну сторону открывается окно с углом 36°, а при вращении в обратную - окно с углом 3,6°. При включении пределов измерений 100 мВт и 1 Вт диски ОМ устанавливаются в положение, обеспечивающее прохождение лазерного излучения на вход измерительного преобразователя без ослабления. Поверхности дисков со стороны излучения имеют зеркальные покрытия, обеспечивающие практически полное отражение излучения в поглотитель.In the mentioned device, the OM is made in the form of a mechanical modulator, which contains two coaxial discs driven in rotation by an electric motor. One of the disks has two diametrically opposite sector windows with apex angles of 36 ° ± 4 '(attenuation by a factor of 10 at the limit of 10 W) and 3.6 ° ± 2' (attenuation by a factor of 100 at the limit of 100 W). The second disc has a sector window with an apex angle of about 45 °. Rotating the modulator to one side opens a window with an angle of 36 °, while rotating in the opposite direction opens a window with an angle of 3.6 °. When the measurement limits of 100 mW and 1 W are turned on, the OM disks are set in a position that ensures the passage of laser radiation to the input of the measuring transducer without attenuation. The surfaces of the disks on the radiation side have mirror coatings, which ensure almost complete reflection of the radiation into the absorber.

Недостатком известного решения является то, что ОМ рассматривается как самостоятельный блок, входящий в устройство, и для определения коэффициента ослабления ОМ калибруется независимо и отдельно от измерительного преобразователя излучения, что приводит к существенной погрешности при его калибровке, связанной с неточностью изготовления окон с требуемыми углами, и как следствие - к большой суммарной погрешности измерений. Так, для измерения мощности с погрешностью 3% предел допускаемой погрешности ОМ не должен быть более 1,5%.The disadvantage of the known solution is that the OM is considered as an independent unit included in the device, and to determine the attenuation coefficient, the OM is calibrated independently and separately from the radiation measuring transducer, which leads to a significant error in its calibration, associated with the inaccuracy of manufacturing windows with the required angles. and as a consequence - to a large total measurement error. So, to measure power with an error of 3%, the limit of the permissible error of OM should not be more than 1.5%.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ калибровки/поверки средства измерений мощности лазерного излучения с помощью вторичного эталона, согласно которому исходный пучок лазерного излучения с помощью оптического делителя с коэффициентом деления Kд разделяют на проходящий и отраженный пучки, получают выходные сигналы калибруемого/поверяемого средства измерений мощности лазерного излучения, установленного на пути проходящего пучка, определяют мощность излучения на входе указанного калибруемого/поверяемого средства измерений с помощью измерений мощности отраженного излучения эталонным термоэлектрическим СИ и известного Kа, и проводят калибровку/поверку СИ (см. патент RU2687303, кл. G01J 1/16, опубл. 13.05.2019). Как показывает практика, в известном решении должен применяться ЭП, верхний диапазон измерения мощности которого составляет не менее 20 Вт. Однако, при этом для калибровки необходимо использовать ГПЭ, а его верхняя граница мощности составляет только 2 Вт.The closest in technical essence to the proposed invention is a method of calibration / verification of a laser power measuring instrument using a secondary standard, according to which the initial laser beam is divided into transmitted and reflected beams using an optical divider with a division factor K d, and the output signals of the calibrated / of the verified instrument for measuring the power of laser radiation installed on the path of the passing beam, the radiation power at the input of the specified calibrated / verified measuring instrument is determined by measuring the power of the reflected radiation with the reference thermoelectric SI and known K a , and the calibration / verification of the SI is carried out (see patent RU2687303, class G01J 1/16, publ. 05/13/2019). As practice shows, in the known solution, an EF should be used, the upper power measurement range of which is at least 20 W. However, in this case, for calibration, it is necessary to use the GGE, and its upper power limit is only 2 W.

В известном изобретении (прототипе) мощность отраженного излучения, поступающего на эталонное СИ, не может превышать 2 Вт, что определяется необходимостью:In the known invention (prototype), the power of the reflected radiation arriving at the reference SI cannot exceed 2 W, which is determined by the need:

- обеспечения малой погрешности измерений мощности излучения эталонным термоэлектрическим СИ с сохранением высокой степени линейности его функции преобразования в рабочем диапазоне до 2 ВТ;- ensuring a small error in the measurement of the radiation power by the reference thermoelectric SR while maintaining a high degree of linearity of its conversion function in the operating range up to 2 W;

- согласования верхнего предела измерений с верхней границей мощности, воспроизводимой ГПЭ (2 Вт), осуществляющего передачу единицы мощности эталонному преобразователю, что обеспечивает метрологическую прослеживаемость измерений.- matching the upper limit of measurements with the upper limit of the power reproduced by the GGE (2 W), which transfers the unit of power to the reference transducer, which ensures metrological traceability of measurements.

Как показывает практика, для калибровки/поверки рабочих СИ верхний диапазон измерения мощности отраженного излучения, поступающего на эталонный преобразователь должен быть не менее чем на порядок больше, т.е. составлять не менее 20 Вт, что прототип обеспечить не может.As practice shows, for the calibration / verification of the working measuring instruments, the upper measurement range of the power of the reflected radiation arriving at the reference transducer must be at least an order of magnitude greater, i.e. be at least 20 W, which the prototype cannot provide.

Таким образом, технической проблемой является создание способа калибровки/поверки, позволяющего расширить диапазон измерений и сохранить прослеживаемость измерений от эталонного преобразователя вторичного эталона к ГПЭ единицы средней мощности. Технический результат заключается в повышении точности измерений при расширении диапазона измерений мощности, а следовательно, и повышение точности калибровки/поверки. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе калибровки/поверки средства измерений мощности лазерного излучения, согласно которому исходный пучок лазерного излучения с помощью оптического делителя с коэффициентом деления Kд разделяют на проходящий и отраженный пучки, получают выходные сигналы калибруемого/поверяемого средства измерений мощности лазерного излучения, установленного на пути проходящего пучка, определяют мощность излучения на входе указанного калибруемого/поверяемого средства измерений и проводят его калибровку/поверку, при этом на пути отраженного пучка устанавливают эталонный преобразователь с оптико-механическим ослабителем мощности, выполненным в виде вращающегося с помощью электропривода диска с проходным окном, причем коэффициент ослабления Kосл указанного ослабителя определяют предварительно с помощью эталонного источника излучения, расположенного непосредственно перед ослабителем мощности путем проведения двух серий измерений i=1, …n с идентичной мощностью входного излучения, соответствующей диапазону работы эталонного преобразователя, в одной из серий измерений измеряют выходные сигналы Uоп(i) эталонного преобразователя при выключенном электродвигателе ослабителя мощности и установке проходного окна на оптической оси входного излучения, а в другой - выходные сигналы

Figure 00000001
эталонного преобразователя при включенном электродвигателе ослабителя мощности, после чего вычисляют средний коэффициент ослабления мощности как:Thus, a technical problem is the creation of a calibration / verification method that allows you to expand the measurement range and maintain traceability of measurements from the reference transducer of the secondary standard to the GGE of the average power unit. The technical result consists in increasing the accuracy of measurements while expanding the range of power measurements, and, consequently, increasing the accuracy of calibration / verification. The problem is solved and the technical result is achieved in that in the method the calibration / verification means measuring the laser power, whereby the source laser beam via an optical divider with K d division factor is separated into transmitted and reflected beams produced output signals being calibrated / of the verified instrument for measuring the power of laser radiation installed on the path of the passing beam, determine the radiation power at the input of the specified calibrated / verified measuring instrument and carry out its calibration / verification, while on the path of the reflected beam, a reference converter with an optical-mechanical power attenuator is installed, made in the form an electrically driven disk with a passage window, and the attenuation coefficient K don of the specified attenuator is preliminarily determined using a reference radiation source located immediately in front of the power attenuator by conducting two series of measurements i = 1, ... n with identical input radiation power corresponding to the range of operation of the reference transducer, in one of the series of measurements, the output signals U op (i) of the reference transducer are measured with the power attenuator motor turned off and the passage window installed on the optical axis of the input radiation, and in the other - output signals
Figure 00000001
the reference converter with the power attenuator motor turned on, after which the average power attenuation coefficient is calculated as:

Figure 00000002
Figure 00000002

а непосредственно в ходе калибровки/поверки проходящий пучок лазерного излучения подают на калибруемое/поверяемое средство измерений с мощностью, соответствующей диапазону его работы, измеряют мощность

Figure 00000003
отраженного пучка с помощью откалиброванного эталонного преобразователя, и определяют мощность излучения Рвх на входе калибруемого/поверяемого средства измерений как:
Figure 00000004
Предпочтительно используют ослабитель мощности с варьируемой величиной проходного окна.and directly during calibration / verification, the transmitted laser beam is fed to the calibrated / verified measuring instrument with a power corresponding to the range of its operation, the power is measured
Figure 00000003
the reflected beam using a calibrated reference transducer, and determine the radiation power P in at the input of the calibrated / verified measuring instrument as:
Figure 00000004
It is preferable to use a power attenuator with a variable throughput window.

На чертеже представлена оптическая схема, реализующая предлагаемый способ.The drawing shows an optical scheme that implements the proposed method.

Для реализации предлагаемого изобретения используют вторичный эталон единицы мощности лазерного излучения, который представляет собой источник лазерного излучения 1, оптическую делительную пластину 2, ЭП 3 с ОМ 4 и термоэлектрическим преобразователем излучения 5 с верхней границей измерения мощности до 2 Вт, компьютер 6 и посадочное место для калибруемого СИ 7.To implement the proposed invention, a secondary standard of a laser power unit is used, which is a laser radiation source 1, an optical dividing plate 2, an EP 3 with an OM 4 and a thermoelectric radiation converter 5 with an upper limit for measuring power up to 2 W, a computer 6 and a seat for calibrated measuring instrument 7.

Коэффициент деления Kд оптической делительной пластины 2 определяют предварительно известными методами.The division factor K d of the optical dividing plate 2 is determined by previously known methods.

ОМ 4 имеет два режима функционирования - рабочий и нерабочий. В нерабочем состоянии питание на электродвигатель ОМ 4 не подается, проходное окно находится на оптической оси излучения и ослабления не происходит. В рабочем режиме подается питание на электродвигатель ОМ 4, диск вращается с постоянной скоростью и происходит ослабление излучения.ОМ 4 has two modes of operation - working and non-working. In the idle state, power is not supplied to the OM 4 electric motor, the passage window is located on the optical axis of radiation and no attenuation occurs. In the operating mode, power is supplied to the OM 4 electric motor, the disk rotates at a constant speed and the radiation is attenuated.

Таким образом, в нерабочем (выключенном)режиме ОМ 4 диапазон работы ЭП 3 полностью определяется диапазоном работы термоэлектрического преобразователя излучения 5 (до 2 Вт), а рабочем (включенном) - может быть расширен до 20 Вт.Thus, in the inoperative (off) mode of OM 4, the operating range of the EP 3 is completely determined by the range of operation of the thermoelectric radiation converter 5 (up to 2 W), and the operating (on) mode can be expanded to 20 W.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Предварительно ЭП 3 калибруют с помощью ГПЭ единицы средней мощности. Для этого в нерабочем режиме ОМ 4 (при выключенном электродвигателе) от ГПЭ на ЭП 3 в выбранной точке диапазона измерений мощности (0,25 - 2,0 Вт) подают оптическое излучение Pоп(i) и преобразователем излучения 5 на выходе ЭП 3 измеряют соответствующие сигналы Uоп(i), i=1, 2, …n, где n число измерений.EP 3 is preliminarily calibrated using the GGE unit of average power. To do this, in the non-operating mode of OM 4 (with the electric motor off), optical radiation P op (i) is supplied from the GGE to the EP 3 at the selected point of the power measurement range (0.25 - 2.0 W) and the radiation converter 5 at the output of the EP 3 is measured corresponding signals U op (i), i = 1, 2, ... n, where n is the number of measurements.

При этом посредством программы компьютера 6 устанавливают прямые показания мощности на выходе ЭП 3 в Вт. Средние значения результатов измерений Uоп(i), и Pоп(i) связаны соотношениемIn this case, by means of the computer program 6, direct readings of the power at the output of the EP 3 in W are set. The average values of the measurement results U op (i), and P op (i) are related by the relation

Figure 00000005
Figure 00000005

где Kоп - коэффициент преобразования ЭП 3 по оптическому излучению.where K op is the conversion factor of the ED 3 by optical radiation.

В рабочем режиме ОМ 4 (при включенном электродвигателе) от ГПЭ на ЭП 3 подают оптическое излучение Pоп(i) той же мощности (в диапазоне 0,25 - 2,0 Вт), и измеряют соответствующие сигналы

Figure 00000006
преобразователем излучения 5 на выходе ЭП 3. Средние значения результатов измерений
Figure 00000007
и Pоп(i) связаны соотношениемIn the operating mode OM 4 (with the electric motor turned on), optical radiation P op (i) of the same power (in the range 0.25 - 2.0 W) is supplied from the GGE to the EP 3, and the corresponding signals are measured
Figure 00000006
radiation converter 5 at the output of EP 3. Average values of measurement results
Figure 00000007
and P op (i) are related by the relation

Figure 00000008
Figure 00000008

где Kосл - коэффициент ослабления ослабителя.where K don is the attenuation coefficient of the attenuator.

Из (1) и (2) получаем усредненную оценку коэффициента ослабления ОМ 4, вычисляемую по результатам измерений сигналов на выходе ЭП 3 в его нерабочем и рабочем режимах соответственно.From (1) and (2), we obtain an average estimate of the attenuation coefficient of OM 4, calculated from the results of measurements of signals at the output of EP 3 in its inoperative and operating modes, respectively.

Figure 00000009
Figure 00000009

Параметры регулируемого ослабления ОМ 4 за счет варьируемого по ширине проходного окна диска выбирают таким образом, чтобы величина мощности после ослабления на входе преобразователя 5 попадала в интервал мощностей 0,025 Вт - 0,2 Вт.The parameters of the controlled attenuation OM 4 due to the width of the disc passage window are chosen so that the power value after attenuation at the input of the converter 5 falls into the power range of 0.025 W - 0.2 W.

Затем ЭП 3 помещают в схему вторичного эталона единицы мощности. Непосредственно в ходе калибровки/поверки на вторичный эталон в рабочем режиме ОМ 4 от источника излучения 1 подают высокоинтенсивное излучение, которое проходя через делительную пластину 2 попадает на калибруемое СИ 7, а отраженное от делительной пластины 2 мощностью до 20 Вт подается на ЭП 3, измеряется преобразователем излучения 5 (значение

Figure 00000010
) и поступает в компьютер 6.Then EP 3 is placed in the circuit of the secondary standard of the power unit. Directly during calibration / verification, high-intensity radiation is supplied to the secondary standard in the OM 4 operating mode from the radiation source 1, which, passing through the dividing plate 2, falls on the SI 7 to be calibrated, and the radiation reflected from the dividing plate 2 with a power of up to 20 W is fed to the electronic board 3, measured radiation converter 5 (value
Figure 00000010
) and enters the computer 6.

Величина мощности излучения, поступающего на вход ЭП 3 определяется по формулам:The magnitude of the power of the radiation entering the input of the EP 3 is determined by the formulas:

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

При этом мощность излучения Рвх на входе СИ 7, по которому проводят калибровку/поверку составляет:In this case, the radiation power P in at the input of SI 7, through which the calibration / verification is carried out, is:

Figure 00000013
Figure 00000013

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность и расширить диапазон измерений мощности лазерного излучения для калибруемых СИ, сохраняя при этом метрологическую прослеживаемость измерений к ГПЭ. Заявленный способ расширяет верхнюю границу диапазона измерений мощности ЭП до 20 Вт.Thus, the proposed method makes it possible to increase the accuracy and expand the range of measurements of the laser radiation power for the calibrated SR, while maintaining the metrological traceability of measurements to the GGE. The claimed method expands the upper limit of the range of measurements of the power of the EF up to 20 W.

Изобретение основано на калибровке ЭП 3 по оптическому излучению, при которой ОМ 4 и термоэлектрический преобразователь излучения 5 рассматриваются как единый блок, что позволяет увеличить точность измерений в расширенном диапазоне, необходимую для сертификации современных СИ мощности. При такой калибровке ЭП нет необходимости учитывать составляющие основной погрешности измерений, вносимые отдельными элементами устройства. Так, отсутствует необходимость высокоточного изготовления окон ОМ с требуемыми углами и контроля этих параметров, что приводит к тому, что суммарная погрешность измерений при ослаблении излучения не увеличивается. Для калибровки современных СИ суммарная погрешность вторичного эталона в расширенном диапазоне измерений мощности не должна превышать 2%, что может быть обеспечено предлагаемым способом калибровки/поверки.The invention is based on the calibration of the EP 3 by optical radiation, in which the OM 4 and the thermoelectric radiation converter 5 are considered as a single unit, which makes it possible to increase the measurement accuracy in an extended range, which is necessary for the certification of modern measuring instruments of power. With such a calibration of the EF, there is no need to take into account the components of the basic measurement error introduced by individual elements of the device. Thus, there is no need for high-precision manufacturing of OM windows with the required angles and control of these parameters, which leads to the fact that the total measurement error does not increase when the radiation is attenuated. For the calibration of modern measuring instruments, the total error of the secondary standard in the extended range of power measurements should not exceed 2%, which can be ensured by the proposed calibration / verification method.

Работа выполнена с использованием оборудования Центра коллективного пользования высокоточных измерительных технологий в области фотоники (ckp.vniiofi.ru), созданного на базе ФГУП «ВНИИОФИ» и поддержанного Минобрнауки России в рамках выполнения соглашения №075-11-2019-076 от 20.11.2019 г. (уникальный идентификатор RFMEFI59519X0005).The work was carried out using the equipment of the Center for Shared Use of High-Precision Measuring Technologies in the Field of Photonics (ckp.vniiofi.ru), created on the basis of the Federal State Unitary Enterprise "VNIIOFI" and supported by the Ministry of Education and Science of Russia under the agreement No. 075-11-2019-076 of 20.11.2019 . (unique identifier RFMEFI59519X0005).

Claims (5)

1. Способ калибровки/поверки средства измерений мощности лазерного излучения, согласно которому исходный пучок лазерного излучения с помощью оптического делителя с коэффициентом деления Kд разделяют на проходящий и отраженный пучки, получают выходные сигналы калибруемого/поверяемого средства измерений мощности лазерного излучения, установленного на пути проходящего пучка, определяют мощность излучения на входе указанного калибруемого/поверяемого средства измерений и проводят его калибровку/поверку, отличающийся тем, что на пути отраженного пучка устанавливают эталонный преобразователь с оптико-механическим ослабителем мощности, выполненным в виде вращающегося с помощью электропривода диска с проходным окном, причем коэффициент ослабления указанного ослабителя определяют предварительно с помощью эталонного источника излучения, расположенного непосредственно перед ослабителем мощности путем проведения двух серий измерений i=1, …n с идентичной мощностью входного излучения, соответствующей диапазону работы эталонного преобразователя, в одной из серий измерений измеряют выходные сигналы Uоп(i) эталонного преобразователя при выключенном электродвигателе ослабителя мощности и установке проходного окна на оптической оси входного излучения, а в другой - выходные сигналы
Figure 00000014
эталонного преобразователя при включенном электродвигателе ослабителя мощности, после чего вычисляют средний коэффициент ослабления мощности как:1. A method for calibrating / verifying a means for measuring the power of laser radiation, according to which the initial beam of laser radiation is divided into transmitted and reflected beams using an optical divider with a division factor K d , the output signals of a calibrated / verified instrument for measuring the power of laser radiation installed on the path of the passing beam, determine the radiation power at the input of the specified calibrated / verified measuring instrument and carry out its calibration / verification, characterized in that a reference converter with an optomechanical power attenuator is installed in the path of the reflected beam, made in the form of a disk rotating with an electric drive with a passage window, moreover, the attenuation coefficient of the specified attenuator is determined in advance using a reference radiation source located directly in front of the power attenuator by carrying out two series of measurements i = 1, ... n with identical input radiation power, corresponding the first range of the reference converter, in one of the series of measurements, the output signals U op (i) of the reference converter are measured with the power attenuator motor off and the passage window is installed on the optical axis of the input radiation, and in the other - the output signals
Figure 00000014
the reference converter with the power attenuator motor turned on, after which the average power attenuation coefficient is calculated as:
Figure 00000015
Figure 00000015
 а непосредственно в ходе калибровки/поверки проходящий пучок лазерного излучения подают на калибруемое/поверяемое средство измерений с мощностью, соответствующей диапазону его работы, измеряют мощность
Figure 00000016
отраженного пучка с помощью откалиброванного эталонного преобразователя и определяют мощность излучения Pвх на входе калибруемого/поверяемого средства измерений как:and directly during calibration / verification, the transmitted laser beam is fed to the calibrated / verified measuring instrument with a power corresponding to the range of its operation, the power is measured
Figure 00000016
the reflected beam using a calibrated reference transducer and determine the radiation power P in at the input of the calibrated / verified measuring instrument as:
Figure 00000017
Figure 00000017
 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют ослабитель мощности с варьируемой величиной проходного окна.2. The method according to claim 1, characterized in that a power attenuator with a variable value of the passage window is used.
RU2021102023A 2021-01-28 2021-01-28 Method for calibration/verification of the laser radiation power measuring instrument RU2757471C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021102023A RU2757471C1 (en) 2021-01-28 2021-01-28 Method for calibration/verification of the laser radiation power measuring instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021102023A RU2757471C1 (en) 2021-01-28 2021-01-28 Method for calibration/verification of the laser radiation power measuring instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2757471C1 true RU2757471C1 (en) 2021-10-18

Family

ID=78286642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021102023A RU2757471C1 (en) 2021-01-28 2021-01-28 Method for calibration/verification of the laser radiation power measuring instrument

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2757471C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5148233A (en) * 1989-10-31 1992-09-15 Anritsu Corporation Optical attenuator and optical power meter calibration systems with optical-pulse conversion and averaging
JPH05223632A (en) * 1992-02-17 1993-08-31 Yokogawa Electric Corp Calibrating system for light power meter
RU2017085C1 (en) * 1988-07-12 1994-07-30 Иванов Владимир Михайлович Method and device for transmitting average power unit of laser radiation power
RU2687303C1 (en) * 2018-09-28 2019-05-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") Method of calibration / verification of laser radiation power measuring devices

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2017085C1 (en) * 1988-07-12 1994-07-30 Иванов Владимир Михайлович Method and device for transmitting average power unit of laser radiation power
US5148233A (en) * 1989-10-31 1992-09-15 Anritsu Corporation Optical attenuator and optical power meter calibration systems with optical-pulse conversion and averaging
JPH05223632A (en) * 1992-02-17 1993-08-31 Yokogawa Electric Corp Calibrating system for light power meter
RU2687303C1 (en) * 2018-09-28 2019-05-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") Method of calibration / verification of laser radiation power measuring devices

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0426117B1 (en) A method for calibrating an optical attenuator
EP0905490B1 (en) Optical component tester
US7343094B2 (en) Transmission characteristics evaluation system and pseudo transmission path apparatus thereof
CN107356320B (en) pulse ultrasonic sound field detection device and method
KR950014852A (en) Apparatus, Systems, and Methods for Real-Time Wafer Temperature Measurement Based on Light Scattering
US20150308892A1 (en) Impulsive synchronization spectrometer based on adjustable time window
US4378490A (en) Optical attenuator providing controlled attenuation
CA2086046C (en) Apparatus for measuring the effective refractive index in optical fibres
TWI762880B (en) Optical test equipment and semiconductor test equipment
RU2757471C1 (en) Method for calibration/verification of the laser radiation power measuring instrument
Slater et al. Characterization of high-power lasers
JP7136854B2 (en) Pulse-modulated light measurement method, pulse-modulated light measurement program, and optical spectrum analyzer
RU2630857C1 (en) Laser emission standard source for power meter calibration
RU166499U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE DISTRIBUTION OF THE INTEGRAL LIGHT SCATTERING FACTOR BY THE MIRROR SURFACE
CN113494967B (en) Wavelength measuring device and method for measuring wavelength
RU2687303C1 (en) Method of calibration / verification of laser radiation power measuring devices
US20090310207A1 (en) Polarization Controller with Minimum Wavelength Dependency
Simova et al. Characterization of wavelength-selective fiber-optic devices using a modified phase-shift method
RU2699921C1 (en) Method of determining mutual position of overlapping optical beams
JPH05203410A (en) Method and device for measuring reflecting point in optical frequency domain
CN114646454B (en) Echelle grating diffraction efficiency testing device and method
RU2017085C1 (en) Method and device for transmitting average power unit of laser radiation power
RU2788568C1 (en) Device of doppler velocity measurement based on interferometer with fiber input of radiation
RU203879U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE AVERAGE POWER OF LASER RADIATION
CN114812850B (en) Ultrafast temperature measuring device and method for opaque object based on femtosecond laser