4-78  高能激光功率能量测量中的定标方法

魏继锋  周  山  关有光  高学燕  周殿华  易亨瑜  付淑珍

高能激光功率、能量极高，这对其测量造成极大的困难，如何准确、有效的对其定标具有很重要的意义。文中分别从能量定标、功率定标两个方面作了详细的分析，并得到了功率、能量设计中应注意的几个重要问题。

高能激光能量测量通常采用光热法，即让激光与吸收体充分作用，再用热电传感器测试吸收体的温升，从而得到吸收体吸收的热量值Q＝mc(T)∆T，对于另外两部分能量损失在工程中则可采用简化的方法得到，其中从探头口散射出去的光可以通过探头特殊的结构设计使其控制在1%之内，能量通过传导、对流、辐射所造成的热损失也可采用各种绝热措施，使其控制在很小的范围内。这样激光能量就近似等于吸收体吸收的热量。由于激光总能量与热电信号最大值有很好的线性，所以只需要每次测出热电信号的最大值U_max以及它们的比值即可得到激光的总能量。这个比值的获取可利用一个基准能量计采用分光监测的方法得到，基准功率计监测激光能量、U_max可通过计算机采集系统得到，其测试原理图如图1所示。

高能激光功率、波形通常采用光电法测量，由于取样点的有限性，所以采用这种方法的前提是保证激光在到达光电探测器前能够得到充分的匀化，即每个探测器都能够真实的反映激光功率的变化。要做到这一点也要从探头结构入手，包括采用特殊的材料及结构并合理的布置传感器。激光的出光时间可通过计算机系统得到，激光的瞬时功率则可以用光电信号的强度来反映，由于激光功率等于光强对空间的积分，激光能量等于功率对时间的积分，所以结合以上的两个结论并且对功率进行了离散化可以得到k＝E_总f/(I_s+I_s+1 +I_s+2+××××××+I _e )，f为采集频率，I_s，I_s+1，I_n，I_e分别为出光后第一帧、第二帧、第n帧及出光结束瞬间的光电流值，这样知道任一时刻光强I_t的情况下就可以利用P_t＝I_t K得到任一时刻的激光瞬时功率P_t。