专利汇可以提供激光能量计专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种激光 能量 计,是在一管状金属 外壳 中依次设有探测器、与该探测器电连接的 放大器 以及 信号 输出单元,并且在外壳的激光入射口和探测器之间,设有一陶瓷空心腔,该陶瓷空心腔为封闭的空心柱体,柱体的轴向与激光进入壳体方向平行。本发明由于在探测器前设计了漫射式空心柱面陶瓷腔作为 衰减器 ,使激光经过陶瓷衰减腔后出射的是均匀场,因而可以在该均匀场中的任一 位置 使用小尺寸探测器探测,同时可有效避免探测器的局部损伤问题,使本发明的激光能量计可用于高能量 密度 激光的测量。,下面是激光能量计专利的具体信息内容。
1、一种激光能量计,在一管状金属外壳中依次设有探测器、与该探测器电连接 的放大器以及信号输出单元,其特征在于,在所述外壳的激光入射口和所述探测器 之间,设有一陶瓷空心腔。
2、根据权利要求1所述激光能量计,其特征在于,所述陶瓷空心腔为封闭的空 心柱体,所述柱体的轴向与激光进入壳体方向平行。
3、根据权利要求2所述激光能量计,其特征在于,所述陶瓷空心腔柱体侧面与 金属外壳内壁密实连接,经普通装配连接。
4、根据权利要求1至3任一所述激光能量计,其特征在于,所述探测器为选自 规格为φ5mm~φ25mm的任一尺寸的探测器。
5、根据权利要求1至3任一所述激光能量计,其特征在于,所述探测器置于所 述陶瓷空心腔后方中心轴线上的位置。
6、根据权利要求1至3任一所述激光能量计,其特征在于,所述探测器置于所 述陶瓷空心腔后方偏离中心轴线的位置。
7、根据权利要求1至3任一所述激光能量计,其特征在于,所述探测器距陶瓷 空心腔的距离在2~30mm范围的任一处。
8、根据权利要求1至3任一所述激光能量计,其特征在于,所述探测器采用锆 钛酸铅热释电器件作为传感器。
背景技术:
在激光检测过程中,激光能量的检测是非常重要的部分。现有的激光能量计, 较为先进的是以热释电器件作为热探测器,其具有比一般热探测器更高的响应速度 和灵敏度,且仅对交变的温度信号有响应输出,因此非常适合作为脉冲激光辐射能 量探测器件。在激光脉冲宽度小于一定值(通常为数百微秒)的情况下,其输出信 号正比于入射激光能量。但是,现有的激光能量计,仅可以测量百焦耳以下的激光 能量,高出该激光能量时,其中的探测器将遭致损伤;为适应高能量密度激光的测 量,已有的解决方案是在热释电探测器之前加上陶瓷片(参见专利ZL9721512.4, 王慰平)使激光能量衰减,从而保护探测器不受损伤。此类陶瓷片衰减器,通过反 射部分入射的激光能量,减弱出射能量,同时使出射的激光呈现漫射特性,降低出 射激光的能量密度,从而减小激光的破坏能力。但这种方法的缺点是出射光强呈现 余弦分布,也即出射光场非均匀场,因此要求探测器与陶瓷衰减片之间必须非常靠 近,且探测器的面积必须大于或等于陶瓷片面积,以接收全部能量。在入射激光光 束直径较大的情况下,由于难以得到大面积的探测器,该方法即无法使用。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种可可以提高抗激光损伤能力,适于对高密度能量的 激光进行检测的激光能量计,该激光能量计可以使用小尺寸探测器,适用于对各种 入射激光光束的检测。
本发明提供的激光能量计,在一管状金属外壳中依次设有探测器、与该探测器 电连接的放大器以及信号输出单元,并在所述外壳的激光入射口和所述探测器之间, 设有一陶瓷空心腔。
所述陶瓷空心腔为封闭的空心柱体,所述柱体的轴向与激光进入壳体方向平行;
所述陶瓷空心腔柱体侧面与金属外壳内壁密实连接,经普通装配连接。
上述结构的激光能量计,所述探测器的探测面大小不受限制,一般可在 φ5mm~φ25mm中选择。
上述结构的激光能量计,所述探测器可置于所述陶瓷空心腔后方任意位置。如 陶瓷空心腔后方轴线上或偏离轴线的地方,距陶瓷空心腔2~30mm的任一位置。
上述结构的激光能量计,所述探测器采用锆钛酸铅热释电器件作为传感器。
采用上述技术方案,本发明提供的激光能量计,由于在探测器前设计了漫射式 空心柱面陶瓷腔作为衰减器,使激光经过陶瓷衰减腔后出射的是均匀场,较之陶瓷 板余弦分布的出射场能量密度更均匀,因而可以使用小尺寸探测器,并且可以在该 均匀场中的任一位置探测,从而使激光能量计的设计技术上更可行,同时可有效避 免了探测器的局部损伤问题,使本发明的激光能量计可用于高能量密度激光的测量。
附图说明:
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式:
本发明是为克服现有技术的缺点,提供一种新型的激光能量计。
本发明激光能量计结构参见图1,该激光能量计有一管状金属外壳1,在该外壳 1中的后部,依次装设有探测器2、放大器3以及信号输出单元4,并且,在该外壳 1中的前部(指探测器2之前)适当距离位置,装设有一陶瓷空心腔5。
所述陶瓷空心腔5为封闭的空心柱体,所述柱体的轴向与激光进入壳体方向平 行,即陶瓷空心腔5的前表面接收从壳体1外进入的激光;并且陶瓷空心腔5柱体 侧面与金属外壳1内壁密实连接。
在本发明中,所用探测器2用锆钛酸铅热释电器件作为传感器,探测器2通过 电连接放大器3,放大器3再通过信号输出单元4将信号输出至一外部显示单元或 计算单元,该部分结构与连接均可以采用现有激光能量计的技术,本发明不再赘述。
本发明的探测器2,可置于陶瓷空心腔5之后任意位置,既可以置于陶瓷空心 腔5中心轴线上,也可以偏离该中心轴线,因此探测器的安装比较简便;同时,该 探测器的探测面的尺寸也不作限制,不要求使用大于陶瓷空心腔柱面面积的探测器, 并且,由于经过陶瓷空心腔5后出射的激光是均匀场,从理论上说,在该均匀场中 任意一点测得的数值就可以代表该均匀场的数值,因而可以使用探测面非常小的探 测器,只要所得到的信号可以通过放大器3后得以输出和显示就可。
本发明采用漫射式空心柱面陶瓷腔作为衰减器,由于陶瓷材料本身具有的高反 射率,入射激光能量的大部分直接被腔体前表面漫反射,只有少量能量进入衰减腔, 同样由于陶瓷材料的高反射率,使入射到腔内的光束在腔内通过多次漫反射后,最 终形成均匀的出射光场,因此,本发明可以在其出射光场中采用取样测量的方法测 量激光能量,从而可以选择较小面积的探测器即可满足测量要求,避免了研制大面 积探测器的技术难点和高额成本。另外,由于出射场是均匀场,较现有技术余弦分 布的出射场能量密度更均匀,有效避免了局部损伤问题。
效果实验
一、激光经过不同方式衰减后出射场均匀性实验
实验方法:采用一直径为2mm的光电探测器,测量激光(光束直径5mm,能量 25mJ)分别入射到现有陶瓷板衰减器(直径40mm)和本发明陶瓷腔衰减器(柱面 直径40mm)后的出射光场,测量点分别为激光出射场的中心(光轴)和距离该中心 8mm上、下、左、右位置,测量结果如下:
表1-1 探测器距离衰减器出射面2mm 分组 透射光强度值(相对) 中心 左侧 右侧 上部 下部 陶瓷板 107.5mV 95.1mV 94.8mV 92.4mV 93.7mV 陶瓷腔 14.12mV 13.99mV 13.97mV 14.04mV 14.01mV
从表1-1数据可以看到,在距离出射场的中心光轴的不同位置,探测器测得 的激光强度,陶瓷板组相对偏差为14%,而陶瓷腔组偏差仅为1.1%,这说明经过陶 瓷板后的激光光场均匀性较差,而经过陶瓷腔后的激光光场均匀性较好。
表1-2 探测器距离衰减器出射面10mm 分组 透射光强度值(相对) 中心 左侧 右侧 上部 下部 陶瓷板 82.1mV 74.3mV 73.8mV 74.2mV 73.6mV 陶瓷腔 10.05mV 10.10mV 10.12mV 10.04mV 9.98mV
从表1-2数据可以看到,在距离出射场的中心光轴的不同位置,探测器测得 的激光强度,陶瓷板组相对偏差为10%,而陶瓷腔组偏差为1.4%,这说明经过陶瓷 板后的激光光场均匀性较差,而经过陶瓷腔后的激光光场均匀性较好。
表1-3 探测器距离衰减器出射面30mm 透射光强度值(相对) 中心 左侧 右侧 上部 下部 陶瓷板 32.4mV 25.8mV 25.7mV 24.9mV 26.3mV 陶瓷腔 4.37mV 4.38mV 4.41mV 4.36mV 4.36mV
从表1-3数据可以看到,在距离出射场的中心光轴的不同位置,探测器测得 的激光强度,陶瓷板组相对偏差为23%,而陶瓷腔组偏差为1.1%,这说明经过陶瓷 板后的激光光场均匀性较差,而经过陶瓷腔后的激光光场均匀性较好。
以上三组数据表明,激光经陶瓷板后光场的不均匀性最大超过20%,而经过本 发明陶瓷腔后光场的不均匀性在1.4%之内;并且,激光经过陶瓷板后光场的不均匀 性还与探测器距离衰减器出射面远近有关,而经过陶瓷腔后光场均匀性基本保持不 变(数值偏差在1.4%之内)。从而可以看出,陶瓷衰减腔的出射光均匀性明显优于 陶瓷板。
该实验验证了激光经过本发明设置的陶瓷衰减腔后出射的是均匀场,较之陶瓷 板余弦分布的出射场能量密度更均匀,因而可以使用小尺寸探测器,并且可以在该 均匀场中的任一位置探测,从而使激光能量计的设计技术上更可行,同时可有效避 免了探测器的局部损伤问题。
二、抗激光损伤能力测定
方法:对固体激光器(波长1064nm,输出能量800mJ,脉宽8ns)输出光束通 过透镜汇聚,被测陶瓷空心腔沿光轴移动,在不同位置处由于光束直径不同,而获 得不同的峰值功率密度。通过体视显微镜观察激光作用后被测件表面的损伤情况。
对三个陶瓷空心腔分别测量了其可承受的峰值功率密度,结果如表2:
表2 陶瓷空心腔编号 1# 2# 3# 峰值功率密度(MW/cm2) 405 447 431
说明陶瓷衰减腔可承受的峰值功率密度高于400MW/cm2,完全可用于高激光能 量的测量。
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