用于高能激光光强分布参数测量的光束取样器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于高能激光光强分布参数测量的光束取样器，前面板与底板上开设若干只呈面阵排布的衰减器单元；衰减器单元包括同轴设置入射孔、衰减腔和出射孔；入射孔和衰减腔设置在前面板上，出射孔设置在底板上；衰减腔的内部靠近出射孔的一端固定有透射体；透射体前表面的中部正对入射孔的位置处设置有对激光高反射率的漫反射膜；入射激光束经过漫反射膜漫反射、再经过衰减腔内腔的多次漫反射匀化和透射体的透射后，经出射孔出射；入射孔为倒锥孔，从迎光面处至衰减腔内腔孔径逐渐增大。实现了高空间分布的激光束取样和测量，克服了传统积分球球体带来的空间尺寸较大、在排布成二维阵列时无法实现高空间分辨率的激光参数测量的问题。

【技术实现步骤摘要】
用于高能激光光强分布参数测量的光束取样器
本专利技术属于激光参数测试
，涉及一种高能激光光束取样器，尤其是一种用于高能激光光强时空分布参数测量的衰减取样器。
技术介绍
在高能激光参数测量中，需要获得激光的光强时空分布，阵列式光电靶斑仪是一种常用的测量手段，其通过在靶板上布置面阵分布的光电探测器，实现功率密度时空分布测量。由于被测量激光的功率密度较高，而光电探测器的测量阈值有限，因此需要进行大倍数的光学衰减，才能用布成面阵的光电探测器阵列进行探测，此外为准确测得激光的空间分布参数，要求探测器的排布尽可能紧凑，提高测量的空间分辨率。目前常用的光学衰减方法主要有滤光片衰减法和积分球衰减法，即在每只探测器前增加一只光衰减器，将激光的功率衰减至探测器的可探测范围内。由于滤光片在大倍数衰减时其衰减系数难于准确标定、对标定的功率计要求较高，而且当激光的入射角度发生变化时，衰减系数不一致，增加了标定难度。授权专利ZL201110231864.0中报道了一种高能激光半积分球阵列衰减器，采用大角度取样锥孔结合半积分球的方法实现激光衰减，激光经半积分球腔吸收和漫反射后由激光出射孔射出，实现了激光功率密度的大幅衰减。上述积分球结构衰减器的不足之处是，由于积分球衰减器为非对称结构，入射孔和出射孔位于积分球两侧，在激光倾斜入射时，只有当衰减器和激光方向处于特定的位置夹角才能实现大角度激光衰减，而且衰减器采用球状或半球状，结构不紧凑，难以满足高空间分辨阵列探测时的衰减要求。授权专利ZL201410279528.7公开了一种大角度入射高能激光的衰减取样装置，包括取样直孔、出射孔和圆柱空腔，圆柱空腔内填充有颗粒状的光学体散射材料，可以实现激光斜入射时的大角度衰减取样，但存在的问题是给空腔填充光学体散射材料时容易出现填充的密度不一致，导致同一测量靶板上的不同衰减器的衰减系数相差较大，影响了激光测量的一致性。
技术实现思路
本专利技术提出了一种用于高能激光光强分布参数测量的光束取样器，将靶板的迎光面镀高反射膜，同时采用倒锥孔和分立的衰减单元对激光进行取样，实现了高空间分布的激光束取样和测量。本专利技术的技术解决方案为提供一种用于高能激光光强分布参数测量的光束取样器，其特殊之处在于：包括固联为一体的前面板和底板；上述前面板与底板上开设若干只呈面阵排布的衰减器单元；上述的衰减器单元包括同轴设置入射孔、衰减腔和出射孔；入射孔和衰减腔设置在前面板上，出射孔设置在底板上；衰减腔的内部靠近出射孔的一端固定有透射体，透射体对激光高透射；上述透射体前表面的中部正对入射孔的位置处设置有对激光高反射率的漫反射膜，使得透射体前表面形成一个环形透光窗口；衰减腔的内腔经过漫反射表面处理；入射激光束经过漫反射膜漫反射、再经过衰减腔内腔的多次漫反射匀化和透射体的透射后，经出射孔出射；上述的入射孔为倒锥孔，从迎光面处至衰减腔内腔孔径逐渐增大。进一步地，前面板的迎光面为镜面，且镀有激光高反射膜。进一步地，底板上设置有若干只探测器安装孔，与出射孔呈同轴的台阶孔结构。进一步地，透射体为白宝石或石英玻璃制成。进一步地，漫反射膜镀制在透射体的前表面中心位置。进一步地，透射体粘接固定在衰减腔的内腔。进一步地，倒锥孔的锥角为30-120°。进一步地，倒锥孔的锥角为90°。进一步地，激光高反射膜为金膜或银膜。本专利技术具有的有益技术效果是：1、本专利技术提出了一种结构紧凑的衰减器结构，通过直孔漫反射内腔结合漫反射膜的组合，实现了激光的大倍数匀化衰减，克服了传统积分球球体带来的空间尺寸较大、在排布成二维阵列时无法实现高空间分辨率的激光参数测量的不足。2、本专利技术提出了一种倒锥孔取样结构，结合衰减器前面板迎光面抛光镀镜面高反射膜的方法，同时实现了衰减器大角度取样与强光防护，使得衰减器能够用于高能激光参数测试。克服了正锥孔取样时，取样锥孔表面难以抛光镀镜面高反膜而容易被强光损伤的缺点。附图说明图1为本专利技术高能激光光束取样器的结构布局示意图；图2为本专利技术高能激光光束匀化衰减器的结构示意图；图3为本专利技术高能激光光束匀化衰减器的衰减匀化原理示意图；图4为本专利技术漫反射膜的镀制位置示意图；图5为采用光线追迹软件模拟的衰减器光逃逸示意图；附图标记为：1、迎光面；2、衰减腔；3、透射体；4、漫反射膜；5、底板；6、倒角孔；7、出射孔；8、激光束；9、探测器安装孔；10、探测器；11、胶接点；12、前面板。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步地描述。如图1所示，用于高能激光光强分布参数测量的光束取样器，包括固联为一体的前面板12和底板5，以及若干只呈m行n列呈面阵排布的衰减器单元，每只衰减单元与一只光电探测器相对应，将高能激光的功率密度衰减至光电探测器的线性阈值之内，通过测量m行n列光电探测器的时间信号，就可以得到高能激光的功率密度时空分布参数。如图2-5所示，本专利技术的一种激光光束匀化衰减器单元包括同轴设置入射孔6、衰减腔2和出射孔7，入射孔6和衰减腔2设置在前面板12上，出射孔7设置在底板5上，衰减腔2为空腔，其内部靠近出射孔7的一端固定有透射体3，透射体3选用白宝石或石英玻璃制成，对被测量的激光高透射，其透过率大于98％；透射体3前表面的中部正对入射孔6的位置处设置有对激光高反射率的漫反射膜4，使得透射体3前表面形成一个如图4所示的环形透光窗口。图4中漫反射膜4的直径为a，透射体3的前表面直径为b。一般采用将待镀膜表面的衬底位置处拉毛，变成粗糙面，然后在拉毛的衬底上蒸镀金属反射膜，镀膜中对其他位置进行遮挡。金属漫反射膜一方面对入射激光也具有一定的反射率(通常大于90％)，避免膜层在强光下损坏，另一方面形成漫反射面，确保激光入射至漫反射面后向四周漫反射。衰减腔2的内腔同样经过漫反射表面处理，衰减腔2可采用石墨或铝、铜制成，通过喷砂处理就可形成漫反射内表面。本专利技术的衰减腔2是加工在前面板12内部，前面板12上可以加工若干只衰减腔2，底板5和前面板12之间通过定位销固联，使得出射孔7和入射孔6一一对应，形成二维面阵的衰减器单元结构，底板5上设置有若干只探测器安装孔9，与出射孔7呈同轴的台阶孔结构，实现探测器的精确定位。为了耐受高能激光的长时间辐照，要求前面板12具有很高的抗激光辐照阈值，因此前面板12的迎光面1抛光为镜面后再镀激光反射膜，通常是金膜或银膜，对激光的反射率大于98％，同时将入射孔6加工为倒锥孔，迎光面1处的孔径小于内部的孔径，倒锥孔的表面进行了抛光处理，提高耐受激光辐照能力。采用倒锥孔的目的是为了耐受强光辐照。在以前的设计中入射孔6均采用正锥孔，当激光斜入射至靶斑仪前面板时，激光会入射至取样孔的孔壁上，从而造成取样孔的烧蚀。即使原来的系统中对正锥孔的孔壁进行了抛光处理，但由于锥孔抛光难度较大，效果较差，不像前面板迎光面可以进行整个表面抛光和镀膜，因而孔壁的反射率只能达到平均反射率90％左右，容易被入射的高能激光破坏。本专利技术的入射孔6加工为倒锥孔，即使孔壁的平均反射率不高，但由于结构的特点，正入射和斜入射的激光均不会对孔壁造成破坏，提高了测量系统的耐受激光辐照能力。倒锥孔的锥角为30-120°，优选90°，锥角的参数主要根据现场激光试验时最大的斜入射角度而定。如图5所示，入射激光8经过漫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于高能激光光强分布参数测量的光束取样器，其特征在于：包括固联为一体的前面板(12)和底板(5)；所述前面板(12)与底板(5)上开设若干只呈面阵排布的衰减器单元；所述衰减器单元包括同轴设置入射孔(6)、衰减腔(2)和出射孔(7)；入射孔(6)和衰减腔(2)设置在前面板(12)上，出射孔(7)设置在底板(5)上；衰减腔(2)的内部靠近出射孔(7)的一端固定有透射体(3)，透射体(3)对激光高透射；所述透射体(3)前表面的中部正对入射孔(6)的位置处设置有对激光高反射率的漫反射膜(4)，使得透射体(3)前表面形成一个环形透光窗口；衰减腔(2)的内腔经过漫反射表面处理；入射激光束(8)经过漫反射膜(4)漫反射、再经过衰减腔(2)内腔的多次漫反射匀化和透射体(3)的透射后，经出射孔(7)出射；所述入射孔(6)为倒锥孔，从迎光面(1)处至衰减腔(2)内腔孔径逐渐增大。

【技术特征摘要】
1.用于高能激光光强分布参数测量的光束取样器，其特征在于：包括固联为一体的前面板(12)和底板(5)；所述前面板(12)与底板(5)上开设若干只呈面阵排布的衰减器单元；所述衰减器单元包括同轴设置入射孔(6)、衰减腔(2)和出射孔(7)；入射孔(6)和衰减腔(2)设置在前面板(12)上，出射孔(7)设置在底板(5)上；衰减腔(2)的内部靠近出射孔(7)的一端固定有透射体(3)，透射体(3)对激光高透射；所述透射体(3)前表面的中部正对入射孔(6)的位置处设置有对激光高反射率的漫反射膜(4)，使得透射体(3)前表面形成一个环形透光窗口；衰减腔(2)的内腔经过漫反射表面处理；入射激光束(8)经过漫反射膜(4)漫反射、再经过衰减腔(2)内腔的多次漫反射匀化和透射体(3)的透射后，经出射孔(7)出射；所述入射孔(6)为倒锥孔，从迎光面(1)处至衰减腔(2)内腔孔径逐渐增大。2.根据权利要求1所述用于高能激光光强分布参数测量的光束取样器，其特征在于：前面板(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴勇，杨鹏翎，王振宝，赵海川，王平，张磊，武俊杰，闫燕，谢贤忱，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61