Изобретение относитс к измерительной технике ОКГ и может быть использовано дл измерени проход щей непрерывной мощности или энергии одиночных импульсов средних и больших уровней излучени оптических квантовых генераторов. Измерени энергии одиночных импульсов могут нроводитьс от лазеров , работающих как в режиме свободной генерации , так и в моноимпульсном режиме. Дл измерени энергетических характеристик ОКГ чаще всего используют калориметры с сухой поглощающей нагрузкой, пондеромоторные измерители, фотоэлементы, фотодиоды , пироэлектрические измерители и нелинейные эффекты в прозрачных кристаллах. При измерении средних и больщих уровней оптических потоков все перечисленные устройства внос т значительные апплитудные изменени в пучок. Даже при использовании дл измерений ответвител в виде плоскопараллельной нрозрачной пластинки энерги основного пучка за счет отражени уменьщаетс на единицы процецтов и более. Другие способы измерений внос т более ощутимые потери энергии основного пучка. При контроле больщих уровней изменение энергии в единицы процентов вл етс нежелательным. Цель изобретени - сведение к минимуму потерь оптической эпсргии на измерение и беснечение как можно мепьщего внесенн исажений в оптический пучок. Это достигаетс тем, что в предлагаемом измерителе в качестве приемного элемента используетс редка двойна проволочна решетка , котора представл ет собой болометрический элемент. Если размер чейки рещетки значительно больще длины волны излучени , а диаметр проволоки меньше или даже сравним с длиной волны, то очень легко добитьс потерь энергии на измерение значительно меньше одного нроцента. Иа чертеже схематически показан описываемый измеритель, включающий двойную проволочную решетку 1, мостовую схему 2, источник 3 напр жени , измеритель тока 4, переменное сопротивление 5, индикаторный гальванометр 6, ключ 7, переменное сопротивление 8, измеритель тока 9, посто нные сопротивлени 10-12. Основным элементом измерител вл етс редка двойна металлическа решетка. Период рещетки значительно больше длины волны оптического излучени , а диаметр проволоки выбирают как можно меньще. Материал проволоки выбирают с нужным температурным коэффициентом сопротивлени (никель, платина, медь, н др.). Рещетка состоит из двух частей. Мити одной части решетки 1 расположеиы горизонтально, а другой - вертикально, рассто ше между обеими част ми минимальное. Все нити каждой части решетки соединены последовательно или нараллельио, а обе части ре иетки соединены иоследовательло. Последовагельное соедниение нитей друг с другом вл етс нредночтительным, так как в этом случае увеличиваетс чувствительность измерител к излучению, аиоказаии его не завис т от размеров нучка. Иитегрироваиие измерителем с таким соединением нитей распределени плотности энергии по ноперечному сечепию отождествл етс формулой приближенного интегрировани методом нр моугольников. Соединение частей решетки, иоказанное на чертеже, носледовательное. Схема моста имеет цепь питапи , состо ш,ую из источника 3, переменного сопротивлени 5 и измерител тока 4, индикаторный гальванометр 6 и цепь калибровки, содержащую ключ 7, переменное сопротивление 8 и измеритель тока 9. Мостова схема 2 имеет три посто иных соиротивлени 10-12, значени каждого из которых . Пусть необходимо измерить непрерывную мощность излучени ОКГ. До подачи оптической мощности изменением сопротивлени 5 мост балансируют. После пронусканн через рен1етку онтической мощности небольша часть се поглощаетс ре петкой, что приводит к измеиеиию общего сопротивлени и баланса моста. Легко показать, что изменение сопротивлени рещетки и ток в диагонали моста нропорциональны нроход щей оптической мощности. Поглощенную решеткой часть оптической мощности легко измерить путем уменьшени мощности подогрева, дл чего включают ключ 7 и снова балансируют мост измеиением сопротивлени 8. Поглощенна решеткой оптическа мощность Fn определ етс по формуле: Яп (2/./,-/)Коэффициент поглои еии решетки определ етс по отношению поглощенной мощности Рц и мощности пучка Р, измеренной каким-либо абсолютным измерителем. Малый коэффициент поглощени решетки таким способом определ етс довольно точно, что позвол ет установить св зь между показани ми измерител и проход щей оптической мощиостью . Дл измерепи энергии одиночных импульсов теплова посто нна болометрической рещетки должна быть значительно больше длительности оптического импульса. В этом случае максимальный разбаланс моста пропорционален поглощенной решеткой оптической энергии. Калибровка измерител по импульсной эперг П1 может быть произведена путем выделени известной электрической энергии в решетке с помощью включени цепи, шунтирующей мост, на известный промежуток времени . Коэффициент ноглощени рещетки в имнульсном режиме определ ют по методике, аналогичной методике измерени в случае не11 )ор 1)1 в ной мониюсти. Потери онтнческой энергнн луча, вызываемые рещеткой, не больще отнощени диаметра проволоки d к периоду рещетки /. Если длина волны излучени К меньще диаметра проволоки d, что легко осуществить с лазером на К 10,6 мкм, то оптические нотери значительно меньще. Дифракционные потери, возникающие за счет по влени пространственных гармоник, можно оценить но следующему известному выражению: - 1 ,) - sm- где т - пор док пространственной гармоники , принимающий целочисленные значени ; Ет-интенсивность т-ой пространственной гармоники; Е - интенсивность оптического луча. Если , то При имеем и общие нотери энергии на дифракцию будут очень малы , они не внесут значительных нскаженнй в онтическнй нучок. Период решетки / необходимо выбирать из требуемого коэффициента поглощени и услови интегрировани оптического пучка по поперечному сечению, чтобы показани измерител не зависели от распределени плотности оптического излучени . Двойна решетка исключает изменени показаний измерител от направлени пол ризации оптического излучени . Умеиьшение дрейфа нул индикаторной системы можно достичь использованием дифференциальной схемы, т. е. включением вместо сопротивлени Rs идентичной решетки, наход щейс в одинаковых услови х с рабочей решеткой . Предмет изобретени Измеритель излучени ОКГ, содержащий приемный болометрический элемент, измерительный пост и цепь калибровки, отличающийс тем, что, с целью повышени точноти измерений, приемный элемент выполнен в виде двух соединенных последовательно проволочных решеток, нити которых взаимно перендикул рны и соединены в каждой решете последовательно.The invention relates to a laser measuring technique and can be used to measure the passage of continuous power or the energy of single pulses of medium and large radiation levels of optical quantum generators. Measurements of the energy of single pulses can be conducted from lasers operating in both free-running mode and mono-pulse mode. Calorimeters with a dry absorbing load, ponderomotive meters, photo cells, photodiodes, pyroelectric meters, and nonlinear effects in transparent crystals are most often used to measure the energy characteristics of a laser. When measuring medium and high levels of optical fluxes, all of the devices listed above make significant applitudnyh changes in the beam. Even when used for measurements of a coupler in the form of a plane-parallel transparent plate, the energy of the main beam due to reflection decreases by a few percent or more. Other measurement methods introduce more tangible energy losses to the main beam. When monitoring high levels, a change in energy in units of percent is undesirable. The purpose of the invention is to minimize the loss of optical impact on the measurement and lack of treatment of the optical beam into the optical beam as soon as possible. This is achieved by the fact that in the proposed meter, a rarely double wire grid, which is a bolometric element, is used as a receiving element. If the cell size of the grating is much larger than the wavelength of the radiation, and the wire diameter is smaller or even comparable to the wavelength, then it is very easy to achieve a loss of energy for measuring much less than one percent. Figure 1 shows schematically the described meter including a double wire grid 1, a bridge circuit 2, a voltage source 3, a current meter 4, a variable resistance 5, a display galvanometer 6, a key 7, a variable resistance 8, a current meter 9, constant resistances 10- 12. The main element of the meter is a rarely double metal lattice. The grating period is significantly longer than the optical radiation wavelength, and the wire diameter is chosen as small as possible. The wire material is selected with the desired temperature coefficient of resistance (nickel, platinum, copper, and others). The crib consists of two parts. The mites of one part of the lattice 1 are located horizontally, and the other vertically, the distance between the two parts is minimal. All the threads of each part of the lattice are connected in series or narallelio, and both parts of the reel are connected and subsequently. Sequential connection of the threads with each other is non-anticipatory, since in this case the sensitivity of the meter to radiation increases, and its aoaca does not depend on the size of the needle. The measurement with a gauge with such a combination of strands of the distribution of energy density along the cross section section is identified by an approximate integration formula using the method of rectangles. The connection of the lattice parts, as shown in the drawing, is consecutive. The bridge circuit has a pitapi circuit consisting of a source 3, an alternating resistance 5 and a current meter 4, an indicator galvanometer 6 and a calibration circuit containing a key 7, a variable resistance 8 and a current meter 9. Bridge circuit 2 has three fixed other factors 10 -12, the values of each of which. Let it be necessary to measure the continuous radiation power of the laser. Before optical power is supplied by varying the impedance 5, the bridge is balanced. After penetrating through the grid of ontic power, a small part of it is absorbed by the loop, which leads to a change in the overall resistance and balance of the bridge. It is easy to show that the change in the resistance of the grating and the current in the diagonal of the bridge is proportional to the current optical power. The part of the optical power absorbed by the grating is easily measured by reducing the heating power, for which the switch 7 is turned on and the bridge is again balanced by measuring the resistance 8. The optical power Fn absorbed by the grating is determined by the formula: Jn (2 /./ .//) with respect to the absorbed power Rc and the power of the beam P, measured by an absolute meter. The small lattice absorption coefficient in this way is determined quite accurately, which allows a link to be established between the meter readings and the passing optical power. To measure the energy of a single pulse, the heat constant of the bolometric lattice must be significantly longer than the duration of the optical pulse. In this case, the maximum imbalance of the bridge is proportional to the optical energy absorbed by the grating. Calibration of the meter by the pulse E1 P1 can be performed by releasing known electrical energy in the grid by turning on the circuit shunting the bridge for a known period of time. The coefficient of foot absorption of the lattice in the pulse mode is determined by the method similar to the method of measurement in the case of 11) or 1) 1 in a single wire. The losses of an optical energy beam caused by a grate are no greater than the ratio of the wire diameter d to the grating period /. If the radiation wavelength K is smaller than the wire diameter d, which is easy to do with a K laser at 10.6 microns, then optical notaries are much smaller. The diffraction loss arising due to the appearance of spatial harmonics can be estimated by the following well-known expression: - 1,) - sm- where m is the order of the spatial harmonic, taking integer values; ET is the intensity of the th-th spatial harmonic; E is the intensity of the optical beam. If, then When we have and the general noti of the energy per diffraction will be very small, they will not contribute significantly to the average quantity. The lattice period / must be selected from the required absorption coefficient and the integration condition of the optical beam over the cross section so that the meter readings do not depend on the density distribution of the optical radiation. A double grating eliminates changes in meter readings from the direction of polarization of optical radiation. Decreasing the zero drift of the indicator system can be achieved by using a differential circuit, i.e., by switching on, instead of the resistance Rs, an identical grid that is in the same conditions as the working grid. The subject of the invention is a radiation meter of a laser containing a receiving bolometric element, a measuring post and a calibration circuit, characterized in that, in order to improve measurement accuracy, the receiving element is made in the form of two serially connected wire grids, the threads of which are mutually perpendicular and connected in each sieve in series .
УмунениеDemeanor
онгong