高能激光量热式能量探头的研制

针对输出功率数千瓦的连续波激光能量测量需要,研制了一种量热式高能激光能量探头.该探头主要由高纯石墨激光能量吸收体、测温热电偶、绝热陶瓷等组成.重点介绍了探头的研制和通过探头温升回推激光能量的计算方法研究,以及探头测量标定工作.所研制的能量探头耐受激光破坏能力强、结构紧凑,可以组装成阵列,用于大面积高能激光束的能量分布测量.     

复合热像法定量测量红外激光辐照度分布

为解决红外摄像法测量激光辐照度分布难以定量的问题,结合红外摄像法和量热法,提出了复合热像法的测量方案,研制了一套激光辐照度时空分布测量原理性样机,测量了2 000 W级Nd:YAG激光的辐照度分布。结果表明：利用漫反射屏上安置少量量热式激光能量探头的方式可以实现基于红外摄像法的绝对定标测量,通过红外漫反射数据与能量探头数据的归一化处理,可以得出红外激光辐照度的时空分布的定量结果。该样机系统为国内首创,并成功应用于红外强激光的辐照度定量测量。     

快平衡全吸收式高能激光能量计

基于量热原理研制了固态全吸收式高能激光能量计。通过对能量吸收模型的数值分析,设计了分段隔热式激光吸收腔体,该腔体具备较高的抗激光破坏阈值、快速热平衡特性和高能量吸收率。设计了适用于分段式腔体测温的温度场探测器阵列,并依据温度场信号特征提出了用于激光能量计算的能量沉积算法。该算法对于强度空间分布不规则的高能激光能量还原计算具有良好的适应性。验证实验结果表明,该能量计在数百千焦耳的量程范围内具有较好的重复性和测量精度。     

水循环式激光能量计温度响应建模

随着激光技术的飞速发展,激光的输出能量越来越高,带来了激光能量参数测量方面的新问题。为了研究水冷却技术在能量计中的应用,对水循环式激光能量计的热传导过程进行了分析,将非稳态的传热过程离散成连续反馈的微型稳态传热过程,建立了一个计算模型。模型的计算结果表明,能量计输出温度曲线出现了类阻尼振荡特征。探索了曲线特征成因,得到类阻尼振荡现象的主要影响因素为激光辐照区域与无热源区域的比例。根据模型参数搭建模拟装置,通过实验验证了计算得到的曲线特征。     

量热阵列式激光束能量分布测量系统研制

为了实现对高能密度激光束分布的测量,提出了高占空比蜂窝阵列结合分立隔热式能量探头的设计思想,研制出了一种耐激光辐照能力强、测量稳定的激光参数测量系统,该系统主要由蜂窝状阵列板、多路量热探头、多通道高速数据采集单元和相应数据处理软件组成.测量系统空间占空比为62%,光强分布测量不均匀性优于5%,测量动态范围达600倍,总能量测量不确定度优于8.5%.量热阵列测量系统的研制成功解决了大面积、大动态范围激光柬总能量和光强分布绝对测量的技术难题,为激光束能量绝对分布测量提供了一种有效的手段.