本發明專利技術公開了一種激光微能量標準裝置，屬于光學計量領域，用于激光微能量計的標定。該標準裝置包括標準激光光源、脈沖發生器組件、測量組件和計算機系統。脈沖發生器組件含有兩個轉速不同、通光孔徑不同的斬波器，從而使標準激光光源輸出的連續激光被斬波成低重復頻率、低占空比的脈沖激光；測量組件用兩個不同的探測器分別測量脈沖激光的激光功率和脈沖寬度，計算機系統通過其內置軟件采集測量組件和帶標定微能量計的測量信號，并采用相應的計算公式獲得標定參量。本發明專利技術實現了激光微能量的量值復現和量值傳遞，可保證對1μJ～0.1pJ的激光能量進行精確復現。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光學計量領域，主要涉及一種激光能量標準裝置，尤其涉及一種可對激光微能量計進行標定的激光微能量標準裝置。
技術介紹
激光微能量是評價激光接收系統及激光微能量檢測標準器具的重要參數，采用激光微能量計進行測量。為了量值的準確和統一，需要激光微能量標準裝置對激光微能量計進行標定。傳統的激光微能量測量裝置采用的測量方法主要有楔形分束鏡法、聲光晶體調制法、高重復頻率脈沖激光法和標準衰減器衰減法。楔形分束鏡法溯源于激光能量量值，采用在楔形分束鏡的兩個表面多次反(透) 射所產生的不同級次的反(透)射光，根據菲涅耳定律和楔形分束鏡的材料折射率計算獲得各個級次反(透)射光的分束比。其具體測量方法是，首先發射一束激光脈沖，用標準激光能量計測量0級透射光或-1級反射光的激光能量，同時用待標定激光微能量計測量其他級次的激光能量，用分束比計算獲得其他級次反(透)射光的標準激光能量值，比對實現對待標定激光微能量計的標定。這種方法對激光偏振度、楔形分束鏡的角度、楔形分束鏡的材料折射率及其折射率溫度系數、激光的入射角、標準激光能量諸參數的測量不確定度要求很高，量值傳遞環節多，實際測量結果與理論計算偏差較大。聲光晶體調制法溯源于激光功率量值，采用聲光晶體將連續激光調制成高重復頻率脈沖激光，通過對調制激光脈沖的頻率、等效功率測量，換算出每一個激光脈沖的能量值，這種標定方法不適用于對測量工作模式為低重復頻率、低占空比的激光微能量計進行標定，且其測量不確定度較大。高重復頻率脈沖激光法溯源于激光功率量值，采用高重復頻率、低占空比的脈沖激光，通過平均功率、脈沖重復頻率測量，獲得每一個激光脈沖的平均能量。這種平均能量與激光微能量計測量輸出的單個激光能量沒有直接比對關系，且每一個激光脈沖能量的穩定性較差，測量不確定度較大，不適用于對低重復頻率、低占空比的激光微能量計進行標定。標準衰減器衰減法是溯源于激光能量量值，已知能量的脈沖激光穿過已知衰減倍數的標準衰減器，復現激光微能量量值，用激光微能量計測量，比對實現對激光微能量計的標定。這種方法在實際測量時存在激光信號與電磁噪聲、雜散光噪聲難以分離的問題。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，針對現有激光微能量測量裝置的不足，提供一種能夠進行激光能量量值復現，且對測量工作模式為低重復頻率、低占空比的激光微能量計進行標定的激光微能量標準裝置。為解決上述技術問題，本專利技術提供的激光微能量標準裝置包括標準激光光源、脈沖發生器組件、測量組件、內置有激光微能量標定軟件包的計算機系統，其特征在于所述脈沖發生器組件含有聚焦透鏡、第一斬波器、第二斬波器、準直透鏡，在第一斬波器中，黑色的第一圓片帶有偏心的第一通光孔且第一直流電機固連在第一圓片的中心，在第二斬波器中，黑色的第二圓片帶有偏心的第二通光孔且第二直流電機固連在第二圓片的中心，所述第一通光孔的孔徑大于所述第二通光孔的孔徑，第二圓片位于聚焦透鏡的像方焦面上，第一圓片位于聚焦透鏡和第二圓片之間且緊鄰第二圓片，準直透鏡的物方焦點與聚焦透鏡的像方焦點重合，當第一、第二圓片靜止且所述第一、第二通光孔偏離聚焦透鏡的光軸時，準直透鏡的輸出為測量背景光，當第一、第二圓片靜止且所述第一、第二通光孔位于聚焦透鏡的光軸時，所述標準激光光源輸出的連續激光經過第一、第二通光孔后由準直透鏡進行準直輸出，當第一、第二圓片轉動時，所述標準激光光源輸出的連續激光被第一、第二圓片斬波成低重復頻率、低占空比的脈沖激光后由準直透鏡進行準直輸出；所述測量組件包括平移臺，含有陷阱探測器、直流放大器和數字電壓表的激光功率測量部件，含有快速光電探測器和數字示波器的脈沖寬度測量部件，陷阱探測器通過對應的多維可調支架放置在平移臺的位置點I，快速光電探測器通過對應的多維可調支架放置在平移臺的位置點II，待標定激光能量計通過對應的多維可調支架放置在平移臺的位置點III，當平移臺的位置點I位于測量光路中，陷阱探測器探測所述脈沖發生器組件輸出的測量背景光和連續激光的功率，光信號經光電轉換后先經直流放大器放大再由數字電壓表轉換成測量電壓Vj和背景電壓Vtlj，j = 1,2……，N且N彡60;當平移臺的位置點II位于測量光路中，快速光電探測器探測所述脈沖發生器組件輸出的脈沖激光并將其轉換成電脈沖信號后送入數字示波器，數字示波器計算該脈沖信號中的脈沖寬度h，b = 1,2……，M 且M > 6，當平移臺的位置點III位于測量光路中，待標定激光能量計接收所述脈沖發生器組件輸出的脈沖激光并計算激光脈沖的微能量值Eh，h = 1,2……，Q且Q彡6 ；所述激光微能量標定軟件包含有驅動控制模塊、數據采集模塊、存儲與顯示模塊、 激光能量計算模塊和修正系數標定模塊驅動控制模塊通過相應的驅動控制電路控制第一、第二直流電機的運轉和停運，控制第一、第二通光孔的位置，控制平移臺的移動，以使位置點I、位置點II、位置點III分別位于測量光路中；數據采集模塊采集數字電壓表輸出的測量電壓、和背景電壓Vw，采集數字示波器輸出的脈沖寬度τ b，采集待標定激光能量計輸出的激光脈沖微能量值& ；激光能量計算模塊根據數據采集模塊獲得的采樣值和相應的算法公式，計算η次測量后的標準激光能量&及其相應的擴展不確定度仏，η > 6 ；修正系數標定模塊根據采集模塊獲得的采樣值和相應的算法公式計算η次測量后待標定激光微能量計的修正系數C及其相應的擴展不確定度U2 ；存儲與顯示模塊存儲測量過程中采集模塊采集的電壓測量值、背景電壓值、脈沖寬度值和激光微能量值，并將激光能量計算模塊和修正系數標定模塊獲得的計算結果分別送入計算機系統的存儲器和顯示器進行存儲和顯示。本專利技術的有益效果體現在以下幾個方面。(一 )本專利技術激光微能量標準裝置中采用了標準激光光源和含有兩個斬波器的脈沖發生器組件，兩個斬波器采用了不同的轉速和不同直徑的通光孔，從而使標準激光光源輸出的連續激光被斬波成低重復頻率、低占空比的脈沖激光，且該脈沖激光具有波形穩定， 脈沖功率和脈沖寬度穩定性高的特點，此外，這種機械斬波方案，與電路調制脈沖方法相比，避免了高帶寬信號引入的高頻噪聲，優化了激光微能量的復現環境，實現了小于IpJ激光脈沖微能量量值的直接準確復現，從而降低了測量的不確定度。( 二 )本專利技術采用了含有陷阱探測器、快速光電探測器和數字示波器的測量組件， 陷阱探測器完成背景光功率和測量光功率的測量，而快速光電探測器對脈沖激光進行測量并通過數字示波器獲得脈沖光寬度，這三個測量值相互獨立，實現了激光微能量量值的準確復現和傳遞。(三)本專利技術中的脈沖發生器組件與激光波長、功率不相關，且通過調整兩個斬波器的轉速和通光孔，可以實現對復現脈沖激光脈沖寬度的調整，進而實現對復現激光脈沖的能量調整，從而擴大了本專利技術的測量范圍。(四)本專利技術采用陷阱探測器測量激光功率，由于陷阱探測器可直接溯源到國際最高輻射標準低溫輻射計，減少了量值溯源鏈中的過渡環節，進而減少了測量不確定度分量，提高了激光微能量標定的準確性。附圖說明圖1是本專利技術激光微能量標準裝置的組成示意圖。圖2是脈沖發生器組件所產生的脈沖波形示意圖。具體實施例方式下面結合附圖及優選實施例對本專利技術作進一步的詳述。根據圖1所示，本專利技術優選實施例中的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：黎高平，南瑤，王雷，許榮國，桑鵬，張博妮，辛舟，
申請(專利權)人：中國兵器工業第二〇五研究所，
類型：發明
國別省市：
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