Тепловой приемник лазерного излучения Советский патент 1980 года по МПК G01J5/02 

; I . . ..- ;

Изобретение относится к области приборостроения, а более конкретно к калорщйетрическим измерителяй энергии и мощности лазерного ийлучешш, работающим в широком спектральном диапазоне, особенно при измерении излучения малой интенсивности.

Известен калориметрический измеритель мощности и овтйчёскйх квантовых генераторов, содержащий воспрнимающие излучение элементы в вйае тонкостенных зачерненных изнутри мёцньк сфер, перед закреплена оптическая входная система в виде кварцевой пластинки, защищающей приемный элемент от воздействия конвективных тепловых потоков и пыли, что позвстяет снизить дрейф нуля измерителя, а следовательно повысить точность измерения и понизить минимальное значение измеряемых энергий Щ .

Однако в известном устройстве часть измеряемого излучения не naaaae ет в калориметр, так как отражает

ck от граней входной кварцевой пластинки, а при этом снижается коэффициент преобразования приемника и точность изйёр ен1йя йЭ вЭГйбУрёшностй опрёдёлений коэффициента отражения при аттестации калорймё гра.

Наиболее близким из известных технических решений является тепловой прием НИИ йзЯ5 ШШ; содержащий воспринимающее излучение абсолютно черное теЛо произвольной формы, которое расположено пё|5йёндйкулярно к оси излучения, МёталлйчёЬкйзеркальный отражатель и вхбдНую оптическую систему 2 ..

Но в таком тепловом приемнике наличие входной оптической системы снижает коэффициент преобразования приемника и повышает его зависимость от длины волны измеряемого излучения. Цель изобретения - повышение коэффициента преобразования приемника и снижение его зависимомти от длины волны при изьлерении лазерного излучения. Цепь постигается тем, что входная оптическая система размещена между абсолютно черным телом и зеркальным отражателем под углом к, направлению измеряемого излучения, а зеркальный отражатель установлен на пути излучения, -отраженного от граней вкодной оптической системы, так же под углом к направлению измеряемого излучения, причем угол падения излучения на нхоаную оптическую систему выбран равным не менее половины угла между направлением измеряемого излучения и перпендикулярном к плоскости зеркального отражателя. На чертеже изображена оптическая схема предлагаемого теплового йриемника. Тепловой приемник состоит из воспринимающего излучения абсолютно черного тела произвольной формы, выполненного, например, в виде конуса 1 входной оптической системы 2, выполненной, например, в виде прозрачной сапфировой пластины, служащей для защиты абсолютно черного тела 1 от воздействия конвективных тепловых по токов и пыли, а также зеркального отражателя 3, выполненного, например в виде плоского металлического зеркала. Входная оптическая система 2 и зеркало 3 размещены под углом к направлению потока излучения, причем входная оптическая система 2 располо жена так, чтобы на нее попадал весь поток излучения, а зеркало 3 уставов лено так, чтобы оно не препятствовало прохождению измеряемого излучения н входаую оптическую систему 2 и на н попадало только излучение, отраженное от граней входной оптической системы 2. Угол р падения излучения)на Е«оану оптическую систему 2 выбран равным не менее половины угла ос межДУ направлением излучения и перпендикуляром к плоскости зеркального отражателя 3. Тепловой приемник работает следую образом. Измеряемое излучение полностью попадает на входную оптическую систе му 2, а так как она прозрачна для измеряемого излучения, то большая его часть ПрЬхЬййт через оптическукр сие-

668414 тему 2 и поГЧошпется в абсолютно черном теле 1. Однако часть измеряемого излучения отражается от граней оптической системы 2 и сразу в абсолютно черное тело 1 не попадает. В предлагаемом приемнике эта часть изл чения попадает на металлическое зеркало 3 и отраженное от него повторно попадает на входную систему 2, а при этом большая его часть проходит через оптическую систему 2 и поглощается в абсолютно черном теле 1, таким образом доля излучения, поглощенного в абсолютно черном теле 1, возрастает, а следовательно возрастает и коэффициент преобразования приемника. Увеличение коэффициента преобразования будет определяться числом взаимных отражений излучения между зеркалом и поверхностью входной оптической системы, так, если несколько увеличить угол падения излучения на входную систему при пеизменпом положении зеркала, то можно получить два и более отражений от зеркала, а при этом коэффициент преобразования будет приближаться к единице. Например, при использовании в качестве входной оптической системы сапфировой пластины оптический коэффициент преобразования приемника без зеркального отражателя будет изменяться от 84,6 по 89,9% при изменении длины волны измеряемого излучения от 0,57 до 5,57 мкм, а в предлагаемом устройстве он будет лежать в пределах от 97,5 до 97,9% соответственно, при условии, что угол падения излучения на сапфировую пластинку равен 5 , а зеркальный отражатель имеет коэффшщент отражения равный 95%. Если же угол падения излучения на входную оптическую систему 2 выбрать несколько большим половине угла между направлением излучения и Перпендикуляром к плоскости зеркала,ТО будет иметь место двухкратное отражение от зеркала 3 и коэффициент преобразования приемника будет лежать в пределах 99,4 - 99,6%. Снижение зависимости коэффициента преобразования приемника от шшны волны измеряемого излу 1ения получгэется за счет уменьшения абсолютного значения доли излучения, непоглошенного абсол1отно черным телсчм 1. .

5

({ ормула и С) обретен И я

Тепловой приемник лазерного излучения, содержащий восприлимающее излучение абсолютно черное тело произвольной длины, расположенное перпендикулярно к оси излучения, метал . лический зеркальный отражатель и входную оптическую систему, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента преобразования приемника и уменьшения зависимости коэффициента от длины волны, входная оптическая система размещена между абсолютно черным телом и зеркальным отражателем под углом к направлению измеряемого излу 1ения, а зеркальный отражатель установлен на пути излучения, отраженного от тканей входной

46

оптической системы, поа к наГ1равле1шю измеряемого излучения, причем угол падения излучения на входную оптическую систему выбран равным не менее поповины угла между направлением измеряемого излучения и перпендикуляром к плоскости зеркального от ражателя.

Источни1Ш информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Обухов А. С., Каменешсий В. Э., Кубарев А, В. О азцовый измеритель малой мощности непрерывного излучения ОКГ, типа ОИМ-1. Труды метрологических институтов OCCF

вьш. 112/172. Из№-во стандартов, , 1974, с. 25-43..

2.Патент ФРГ № 129О353, кл, 42-i , 8/60, опублик, 1965.