专利名称：万焦/万瓦级激光能量功率测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量万焦级激光能量、万瓦级激光功率及监测其波形的装置。
目前国内外常用的激光能量计，仅能测量百焦耳以下的激光能量，常用的激光功率计只能测量百瓦以下的激光功率，不能承受高能量功率密度的激光，而且能量与功率不能在同一台仪器上实现测量。国外专用的测量高能量高功率密度仪器，口径都较小(100mm以内)，不是全吸收式，不能同时测量能量和功率，也不能进行绝对测量。
本发明的目的是提供用于检测万焦万瓦长脉冲新型激光器能量功率的一种全吸收绝对型测量装置。
本发明的目的是按以下设计方案来完成的，由一个倒锥接收体8和同轴地焊接于倒锥接收体8外面的柱形吸收体6，共同组成倒锥柱形全吸收接收腔，该接收腔被一筒套24包围，形成水冷通道10，在柱形吸收体6的开口端和筒套24的封闭端分别用前内衬4和后内衬9，使整个接收腔与壳体2的内壁绝热支承。为了能承受和测量高能量高功率的强激光，采用倒锥接收体；为达到全吸收和可测量大于φ100mm激光束的目的，采用120～140mm柱形腔结构；为了能同时测量和显示被测光束的万焦级绝对能量和万瓦级功率及检测其波形，采用差式量热或温度传感器探测设计；为了进行自校准以保证测量准确度，采用与所测激光脉宽相同的可精确测量的电能进行绝对标定设计；为了具有配用计算机运行的功能，进行了相应的计算机软硬件设计。
本发明的优点是能承受和测量高能量高功率密度(大于1kJ/kW/cm2以上)的强激光和直径为120～140mm的激光束；不仅可同时进行激光能量和功率的绝对测量并检测其波形，而且可连接计算机运行，可独立显示和打印，还具有自校准功能；所测得的激光能量值与被测的激光脉冲宽度(ns-s级)无关。
由于本发明解决了现代强激光所需的测量手段问题，赢得了经济上的效益。同时还将我国激光能量计量标准的量程范围从0.1kJ扩展到10kJ。
图1--万焦/万瓦级激光能量功率测量装置剖面示意图。
图2--是图1的右视图。
图3--是图1的左视图。
下面结合附图对本发明的实施进行说明。
由铝或铜制成并经超精细加工的倒锥接收体8与由同样的材料与加工方法制成的柱形吸收腔6同轴地焊接在一起，组成倒锥-柱形全吸收接收腔，在腔的外部套一筒套24，该筒套24用螺钉固定在柱形吸收腔6上的圆盘突起上，两者之间垫入绝热垫13，使整个腔体与外界处于热绝缘状态。整个倒锥-柱形全吸收接收腔用由绝热材料制成的前、后内衬4、9支承在装置的壳体2内壁上，壳体2则用前、后支架23、19加以支承。
柱形吸收体6的开口端镀黑，上部开有一孔，与孔相对处安置一个光电探测器3，在柱形外壁上均匀地安置百对差式热偶14，它们的冷端置于柱外壁的热沉15上，热端则置于圆盘形突起的根部。在柱形吸收体6与倒锥接收体8焊接处一段的外壁上绕以电加热器7。光电探测器3、差式热偶14、电加热器7用导线与壳体2封闭端面上的功率测量端口17、能量测量端口22和电校准端口21相连接。筒套24的开口端上方有一个出水嘴5，下方有进水嘴11和回水嘴12，并用管道与壳体2封闭端面上的出水口16、进水口20和回水口18相接通。
权利要求
1.一种万焦/万瓦级激光能量功率测量装置，其特征在于它由一个倒锥接收体(8)和同轴地焊接于倒锥接收体(8)外面的柱形吸收体(6)，共同组成倒锥-柱形全吸收接收腔，该接收腔被一筒套(24)包围，形成水冷通道(10)，在柱形吸收体(6)的开口端和筒套(24)的封闭端分别用前内衬(4)和后内衬(9)，使整个接收腔与壳体(2)的内壁绝热支承。
2.根据权利要求1所述的万焦/万瓦级激光能量功率测量装置，其特征在于所述倒锥接收体(8)为一个对激光反射和扩散有良好性能的铝或铜制的表面镀金或氧化处理的倒锥筒，外锥面经超精细抛光，所述的柱形吸收体(6)为铝或铜制件，口径为140mm，人口端内壁镀黑，其余部分经超精细抛光。
3.根据权利要求1或2所述的万焦/万瓦级激光能量功率测量装置，其特征在于所述的柱形吸收体(6)的人口端上方有一开孔，在柱形吸收体(6)外表安装-光电探测器(3)与此孔相对，光电探测器(3)用导线与壳体(2)封闭端表面上的功率测量端口(17)相连接。
4.根据权利要求1或2所述的万焦/万瓦级激光能量功率测量装置，其特征在于，在所述的柱形吸收体(6)的人口端外部周围，均匀地安置了100对差式热偶(14)，它们的冷端与热沉(15)相连，热端则置于柱形吸收体(6)的圆盘形突出根部上。
5.根据权利要求1或2所述的万焦/万瓦级激光能量功率测量装置，其特征在于，所述的柱形吸收体(6)与倒锥接收体(8)连接段的外表面上，均匀地缠绕电加热丝(7)，并用导线与壳体(2)封闭端表面上的电校准端口(21)相连接。
6.根据权利要求1所述的万焦/万瓦级激光能量功率测量装置，其特征在于，所述的水冷通道(10)是由筒套(24)内壁与倒锥一柱形全吸收接收腔所形成的，在筒套(24)的开口端上方有一出水嘴(5)，下方有进水嘴(11)和回水嘴(12)，并用管道分别与壳体(2)封闭端表面上的出水口(16)、进水口(20)、回水口(18)接通，筒套(24)开口端与柱形吸收体(6)上的圆盘形突出之间，用绝热垫(13)作绝热密封连接。
7.根据权利要求1所述的万焦/万瓦级激光能量功率测量装置，其特征在于该装置具有计算机专用接口，以及计算机运行所需的软硬件。
8.根据权利要求1或2所述的万焦/万瓦级激光能量功率测量装置，其特征在于壳体(2)的开口端和封闭端外表下部设有前支架(23)和后支架(19)。
全文摘要
本发明提供了一种用于测量万焦级激光能量、万瓦级激光功率及监测其波形的装置。它由倒锥接受体(8)，柱形吸收腔(6)，差式热偶(14)，光电探测器件(3)，电加热器(7)，水冷通道(10)等组成。在筒套(24)上的出水嘴(5)、进水嘴(11)、回水嘴(12)分别用管道与壳体(2)封闭端面上的出水口(16)、进水口(20)、回水口(18)接通。差式热偶(14)、光电探测器件(3)、电加热器(7)分别用金属导线与壳体(2)封闭端面上的能量测量端口(22)、功率测量端口(17)和电校准端口(21)相连接。
文档编号G01J1/00GK1139208SQ9511940
公开日1997年1月1日 申请日期1995年12月25日 优先权日1995年12月25日
发明者徐大刚, 马冲, 吕正 申请人:中国计量科学研究院