專利名稱：激光絕對(duì)輻射傳遞標(biāo)準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明光學(xué)計(jì)量領(lǐng)域，主要涉及一種激光功率傳遞標(biāo)準(zhǔn)裝置，尤其涉及 一種激光絕對(duì)輻射傳遞標(biāo)準(zhǔn)裝置。
背景技術(shù)：
激光功率是評(píng)價(jià)激光的重要參數(shù)，通常采用激光絕對(duì)輻射傳遞標(biāo)準(zhǔn)裝置 對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。激光絕對(duì)輻射傳遞標(biāo)準(zhǔn)裝置可以是單獨(dú)的傳遞標(biāo)準(zhǔn)器，也可 以由傳遞標(biāo)準(zhǔn)器和靈敏度線性測(cè)量裝置構(gòu)成。傳統(tǒng)的傳遞標(biāo)準(zhǔn)器由陷阱型光 電探測(cè)器、數(shù)字電壓表和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。連續(xù)激光輻射到陷阱型光電探測(cè) 器探測(cè)面上，輸出電響應(yīng)被數(shù)字電壓表測(cè)量，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)電響應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理后獲得被測(cè)激光的功率值。為了保證傳遞標(biāo)準(zhǔn)器測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性 和統(tǒng)一性，傳遞標(biāo)準(zhǔn)器需要向上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溯源并根據(jù)溯源結(jié)果對(duì)傳遞標(biāo)準(zhǔn)器 進(jìn)行線性修正。傳遞標(biāo)準(zhǔn)器的溯源一般采用與低溫輻射計(jì)直接比對(duì)法，即在
輸出功率小于lmW的標(biāo)準(zhǔn)激光光源照射下，先用低溫輻射計(jì)測(cè)量獲得激光功 率P。，再用傳遞標(biāo)準(zhǔn)器測(cè)量獲得測(cè)量電壓V，測(cè)量電壓V與激光功率P。的比值 作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)器溯源獲得的靈敏度R。；再用靈敏度線性測(cè)量裝置對(duì)傳遞標(biāo)準(zhǔn) 器的靈敏度線性進(jìn)行測(cè)量。這種靈敏度線性測(cè)量裝置的工作原理為將帶有 兩個(gè)光孔的調(diào)制盤放置在激光光源與傳遞標(biāo)準(zhǔn)器的光電探測(cè)器之間且兩個(gè)光 孔分別對(duì)準(zhǔn)靈敏度線性測(cè)量裝置中的兩條光路，通過(guò)一個(gè)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的 擋板實(shí)現(xiàn)傳遞標(biāo)準(zhǔn)器的三次不同采樣(即擋板分別處于遮擋第一光孔或遮擋 第二光孔或均不遮擋這三個(gè)位置上)獲得在激光功率值f下的三個(gè)電壓響應(yīng)值 V2、 V3，傳遞標(biāo)準(zhǔn)器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)一組功率標(biāo)定公式計(jì)算出f所對(duì)應(yīng)的標(biāo)定靈敏度《并存盤。傳遞標(biāo)準(zhǔn)器可根據(jù)存盤的標(biāo)定靈敏度《對(duì)其以后測(cè)量
的激光功率進(jìn)行修正。然而，對(duì)于功率大于lmW的連續(xù)激光而言，由于飽和
效應(yīng)和熱效應(yīng)，傳遞標(biāo)準(zhǔn)器的靈敏度線性和穩(wěn)定性都會(huì)迅速變差，無(wú)法完成 高精度的激光功率測(cè)量。此外，在對(duì)傳遞標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行線性標(biāo)定中，由于靈敏
度線性測(cè)量裝置在采集電壓響應(yīng)值V,、 V2、、時(shí)，擋板的運(yùn)動(dòng)是間斷的，因此， 在同一個(gè)激光功率值下的采樣周期較長(zhǎng)，導(dǎo)致激光光源的穩(wěn)定性對(duì)標(biāo)定靈敏 度《帶來(lái)較大影響，進(jìn)而降低了標(biāo)定精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有激光功率傳遞標(biāo)準(zhǔn)裝置的 不足，提供一種能夠?qū). 5mW 100 mW的連續(xù)激光進(jìn)行精確測(cè)量的激光絕對(duì)輻 射傳遞標(biāo)準(zhǔn)裝置。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的激光絕對(duì)輻射傳遞標(biāo)準(zhǔn)裝置是在傳 統(tǒng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)器的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)含有第一直流電機(jī)、第一殼體、第一蓋板 和第一葉片的取樣斬波器組件，所述傳統(tǒng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)器含有光電探測(cè)器、數(shù)字 電壓表和裝有數(shù)據(jù)處理軟件包的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述第一葉片為圓片結(jié)構(gòu)且?guī)?有1 4個(gè)第一透光孔，所述第一透光孔均勻分布在以葉片中心為圓心的同一 圓周上；所述第一殼體為U型且底部帶有第二透光孔，第二透光孔位于與第一 殼體底部中心為圓心的圓周上；第一蓋板上帶有中心孔和第三透光孔，第三 透光孔位于以第一蓋板中心為圓心的圓周上；所述第一直流電機(jī)安裝在第一 蓋板的中心孔處，第一葉片位于第一殼體中且第一葉片中心與第一直流電機(jī) 轉(zhuǎn)軸固連，第一蓋板固連在第一殼體的敞口一端，所述第二透光孔和第三透 光孔的圓心正對(duì)第一透光孔所在的圓周；取樣斬波器組件放置在被測(cè)激光器 與所述光電探測(cè)器之間，且所述第二、第三透光孔與光電探測(cè)器上的光束輸 入口正對(duì)；被測(cè)激光器輸出的連續(xù)激光經(jīng)過(guò)所述取樣斬波器組件后變?yōu)槊}沖 光，該脈沖光被光電探測(cè)器探測(cè)并轉(zhuǎn)換成脈沖電壓信號(hào)，脈沖電壓信號(hào)經(jīng)所述數(shù)字電壓表采集后送入所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)處理軟件包含有存儲(chǔ)模
塊和激光功率計(jì)算模塊，存儲(chǔ)模塊中存有R-V靈敏度線性標(biāo)定曲線和u-V測(cè)量
不確定度標(biāo)定曲線，激光功率計(jì)算模塊根據(jù)有效測(cè)量電壓計(jì)算被測(cè)激光器的 激光功率及對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展不確定度并輸出，所述有效測(cè)量電壓取所述脈沖電壓 信號(hào)中各峰值扣除背景噪聲的平均值。
本發(fā)明還包括靈敏度線性測(cè)量裝置，且所述數(shù)據(jù)處理軟件包還含有靈敏 度線性標(biāo)定模塊，所述靈敏度線性測(cè)量裝置含有標(biāo)準(zhǔn)激光光源、雙光路組件 和時(shí)序斬波器組件，所述時(shí)序斬波器組件包括第二直流電機(jī)、第二殼體、第
二蓋板、第二葉片，所述第二殼體為u型且底部帶有第一、第二通光孔，第一、
第二通光孔位于以第二殼體底部中心為圓心的同一半徑線上，第二蓋板帶有 中心孔和第三第四通光孔，第三、第四通光孔位于以第二蓋板中心為圓心的 同一半徑線上，第二葉片為圓片結(jié)構(gòu)，其上帶有與所述第一葉片上第一透光 孔相同數(shù)量的選光孔組且每個(gè)選光孔組含四個(gè)通孔，其中，第一通孔和第二 通孔位于第二葉片的第一同心圓周上，第三通孔和第四通孔位于第二葉片的 第二同心圓上，第二通孔和第三通孔位于第二葉片的第一條半徑線上，第一 通孔和第四通孔分別位于第二葉片的第二、第三半徑線上，第二和第三半徑
線對(duì)稱位于第一半徑線的兩側(cè)；所述第二直流電機(jī)安裝在第二蓋板的中心孔 處，第二葉片位于第二殼體中且第二葉片中心與第二直流電機(jī)轉(zhuǎn)軸固連，第 二蓋板固連在第二殼體的敞口一端，其中第一通光孔和第三通光孔正對(duì)所述 第一同心圓周，第二通光孔和第四通光孔正對(duì)所述第二同心圓周；時(shí)序斬波 器組件放置在雙光路組件中，其中，第一通光孔和第三通光孔位于第一光路 中，第二通光孔和第四通光孔位于第二光路中；進(jìn)行靈敏度線性標(biāo)定時(shí)，所 述靈敏度線性測(cè)量裝置替代所述取樣斬波器組件而放置在所述光電探測(cè)器的 前方，所述標(biāo)準(zhǔn)激光光源輸出功率為變量《的連續(xù)激光進(jìn)入所述雙光路組件后 分成兩束光并分別進(jìn)入第一光路和第二光路，當(dāng)?shù)诙~片的每個(gè)選光孔組的 各通孔相繼與第一和第二通光孔導(dǎo)通時(shí)，傳遞標(biāo)準(zhǔn)器的光電探測(cè)器輸出由Vi、V3和V2構(gòu)成的多個(gè)電壓脈沖序列，其中，Vl是第一束光的測(cè)量電壓，V3是第一
和第二束光的合光束測(cè)量電壓，V2是第二束光的測(cè)量電壓；所述數(shù)字電壓表
采集所述電壓脈沖序列并送入所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述靈敏度線性標(biāo)定模塊的
功能是通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算公式獲得R-V靈敏度線性標(biāo)定曲線和u-V測(cè)量不確定度
標(biāo)定曲線。
本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
(一) 本發(fā)明中的傳遞標(biāo)準(zhǔn)器是在傳統(tǒng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)器的基礎(chǔ)上，增加了取 樣斬波器組件，被測(cè)激光束通過(guò)斬波器組件的葉片轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，這樣， 大大減小了光電探測(cè)器光敏面上的熱效應(yīng)和飽和效應(yīng)，從而使本發(fā)明中的傳
遞標(biāo)準(zhǔn)器可以對(duì)O. 5mW 100mW的激光功率進(jìn)行測(cè)量。
(二) 本發(fā)明在現(xiàn)有靈敏度線性測(cè)量裝置的基礎(chǔ)上增加了時(shí)序斬波器組 件，由此可以對(duì)本發(fā)明中傳遞標(biāo)準(zhǔn)器的靈敏度線性進(jìn)行標(biāo)定；此外，由于時(shí) 序斬波器組件的第二葉片是以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)方式取樣的，與采用間斷運(yùn)動(dòng)方式取 樣的現(xiàn)有技術(shù)相比，因取樣時(shí)間短而減少了本發(fā)明在標(biāo)定過(guò)程中激光光源穩(wěn) 定性對(duì)靈敏度線性標(biāo)定曲線i ,不確定度的影響，由此提高了靈敏度線性標(biāo)定 曲線《的精度，可保證本發(fā)明能夠?qū). 5mW 100mW的激光功率進(jìn)行精確測(cè)量。
(三) 本發(fā)明在傳遞標(biāo)準(zhǔn)器和靈敏度線性測(cè)量裝置中都采用斬波器獲取 激光能量信號(hào)，當(dāng)葉片上的透光孔有激光通過(guò)時(shí)，光電探測(cè)器探測(cè)到的信號(hào) 為含有背景噪聲的激光信號(hào)，而當(dāng)葉片上的透光孔沒(méi)有激光通過(guò)時(shí)，光電探 測(cè)器所探測(cè)到的信號(hào)僅為背景噪聲信號(hào)，因此，與現(xiàn)有激光功率傳遞標(biāo)準(zhǔn)裝 置相比，本發(fā)明無(wú)論是進(jìn)行激光功率測(cè)量還是靈敏度線性測(cè)量，都無(wú)需再對(duì) 背景噪聲進(jìn)行單獨(dú)的測(cè)量，從而節(jié)約了激光功率測(cè)量或靈敏度線性標(biāo)定的時(shí) 間。


圖l是本發(fā)明傳遞標(biāo)準(zhǔn)器的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2是本發(fā)明的第一葉片示意圖。
圖3是本發(fā)明獲得的取樣脈沖波形圖。 圖4是本發(fā)明激光功率靈敏度線性測(cè)量裝置示意圖。 圖5是本發(fā)明的第二葉片示意圖。 圖6是本發(fā)明獲得的時(shí)序脈沖波形圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。 根據(jù)圖l所示，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的傳遞標(biāo)準(zhǔn)器包括取樣斬波器組件l、 光電探測(cè)器2、數(shù)字電壓表3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4、驅(qū)動(dòng)電源5。光電探測(cè)器2選用陷 阱型光電探測(cè)器。數(shù)字電壓表選用keithley2001型數(shù)字多用表，其burst模式 的采樣周期為ls。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝有數(shù)據(jù)處理軟件包。驅(qū)動(dòng)電源5選用LM317AT 三端可調(diào)穩(wěn)壓電源，其上帶有用于更換負(fù)載的插拔口。取樣斬波器l含有第一 直流電機(jī)、第一殼體、第一蓋板和第一葉片l-l。第一直流電機(jī)選用Maxon直 流電動(dòng)機(jī)并通過(guò)驅(qū)動(dòng)電源5驅(qū)動(dòng)。第一葉片l-l是用硬鋁板料制作的圓片(參 見(jiàn)圖2)，其上帶有兩個(gè)第一透光孔l-ll,兩個(gè)第一透光孔l-ll對(duì)稱分布在以 第一葉片l-l中心為圓心的第一圓周上。在本優(yōu)選實(shí)施例中，采樣信號(hào)的脈寬 定為3ms，采樣頻率定為12Hz，由于第一透光孔1-11相對(duì)于第一葉片1-l中心 的張角直接決定了信號(hào)的脈寬，因此，為了滿足3ms脈寬要求，必須對(duì)第一透 光孔l-l 1的位置及直徑進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)；而第一葉片1-1的轉(zhuǎn)速可以直接影響采 樣頻率，因此，為了滿足12Hz的采樣頻率要求，而又不使葉片轉(zhuǎn)速太快，可 以適當(dāng)增加第一透光孔1-ll的數(shù)量，本優(yōu)選實(shí)施例選用了兩個(gè)第一透光孔 l-ll。第一殼體是用硬鋁板料制作的U型方殼且底部帶有第二透光孔，第二透 光孔位于以第一殼體底部中心為圓心的第二圓周上。第一蓋板是用硬鋁板料 制作的方板，方板的主體板面帶有中心孔和第三透光孔，側(cè)面帶有支撐架； 第三透光孔位于以第一蓋板中心為圓心的第三圓周上。第一、第二、第三圓周半徑相等。第一直流電機(jī)安裝在第一蓋板的中心孔處，第一葉片1-l位于第 一殼體中且第一葉片1-l中心與第一直流電機(jī)轉(zhuǎn)軸固連，第一蓋板固連在第一 殼體的敞口一端且保證第二透光孔和第三透光孔正對(duì)。取樣斬波器組件l放置 在被測(cè)激光器與光電探測(cè)器2之間，并使第二、第三透光孔與光電探測(cè)器2上 的光束輸入口正對(duì)。被測(cè)激光器輸出的連續(xù)激光經(jīng)過(guò)取樣斬波器組件l后變?yōu)?br> 峰值功率與連續(xù)激光功率相等的脈沖光(參見(jiàn)圖3)，該脈沖光被光電探測(cè)器2 探測(cè)并轉(zhuǎn)換成脈沖電壓信號(hào)，脈沖電壓信號(hào)經(jīng)所述數(shù)字電壓表3采集后送入計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)4。
根據(jù)圖4所示，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的響應(yīng)靈敏度線性測(cè)量裝置含有時(shí)序 斬波器組件9、標(biāo)準(zhǔn)激光光源7、雙光路組件8。標(biāo)準(zhǔn)激光光源7是由Ar+激光器 和穩(wěn)功儀構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)激光光源，其輸出功率在0.4mW lW的范圍內(nèi)可調(diào)，在進(jìn) 行靈敏度線性測(cè)量時(shí)，本優(yōu)選實(shí)施例將標(biāo)準(zhǔn)激光光源7的采樣范圍設(shè)置在 4mW 512mW，并且按照后一個(gè)采樣功率值是前一個(gè)采樣功率值兩倍的關(guān)系設(shè) 置采樣序列。雙光路組件8含有兩個(gè)楔形棱鏡、兩個(gè)平面反射鏡和吸收池IO，
兩個(gè)楔形棱鏡的楔角為r，其上鍍有半透半反光學(xué)膜層，兩個(gè)平面反射鏡為全
反射反射鏡。兩個(gè)楔形棱鏡和兩個(gè)平面反射鏡分別放在一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn) 上，其中，兩個(gè)楔形棱鏡位于一條對(duì)角線，兩個(gè)平面反射鏡位于另一條對(duì)角 線上。時(shí)序斬波器組件9包括第二直流電機(jī)、第二殼體、第二蓋板、第二葉片 9-1。第二直流電機(jī)選用Maxon直流電動(dòng)機(jī)并通過(guò)驅(qū)動(dòng)電源5驅(qū)動(dòng)。第二殼體是 用硬鋁板料制作的U型方殼且底部帶有第一、第二通光孔A、 B，第一、第二通 光孔A、 B位于以第二殼體底部中心為圓心的同一條半徑線上。第二蓋板是用 硬鋁板料制作的方板，方板的主體帶有中心孔和第三、第四通光孔C、 D，第 三、第四通光孔C、 D位于以第二蓋板中心為圓心的同一條半徑線上。第二葉 片9-l是用硬鋁板料制作的圓片(參見(jiàn)圖5)，由于選光孔的組數(shù)必須與第一葉 片l-l上的第一透光孔卜ll數(shù)量相同，因此第二葉片9-l上帶有兩組選光孔， 而每組選光孔帶有四個(gè)通孔9-11、 9-12、 9-13、 9-14，其中，第一通孔9-11和第二通孔9-12位于與第二葉片9-l同心的小圓周上，第三通孔9-13和第四通 孔9-14位于與第二葉片9-l同心的大圓周上，第二通孔9-12和第三通孔9-13位 于第二葉片9-l的第一半徑線上，第一通孔9-ll和第四通孔9-14分別位于第二 葉片9-l的第二、第三半徑線上，第二和第三半徑線對(duì)稱位于第一半徑線的兩 側(cè)。由于第三通孔9-13、第四通孔9-14位于大圓周上，要滿足采樣脈寬的要 求，這兩個(gè)孔必須與第一通孔9-11、第二通孔9-12有相同的圓心角，因此這 兩個(gè)孔要比第一通孔9-ll和第二通孔9-12大。第二直流電機(jī)安裝在第二蓋板 的中心孔處，第二葉片9-l位于第二殼體中且第二葉片9-l中心與第二直流電 機(jī)轉(zhuǎn)軸固連，第二蓋板固連在第二殼體的敞口一端，其中第一通光孔A和第三 通光孔C正對(duì)，第二通光孔B和第四通光孔D正對(duì)。第一和第三通光孔的圓心正 對(duì)第二葉片9-l的小圓周，第二和第四通光孔的圓心正對(duì)第二葉片9-l的大圓 周；時(shí)序斬波器組件9放置在雙光路組件8中，其中，第二殼體一端面向第一 楔形棱鏡和第一平面反射鏡，第二蓋體一端面向楔形棱鏡和第二平面反射鏡。 在進(jìn)行靈敏度線性標(biāo)定測(cè)量時(shí)，響應(yīng)靈敏度線性測(cè)量裝置替代取樣斬波器組 件l，而放置在光電探測(cè)器2的前方，激光光源輸出功率為《的連續(xù)激光束經(jīng)穩(wěn) 功儀后進(jìn)入雙光路組件8，該光束首先經(jīng)第一楔形鏡分成兩路，第二路光即折 射光束進(jìn)入時(shí)序斬波器組件9的第二通光孔B即雙光路組件8中的第二光路；第 一路光即反射光束再經(jīng)第一平面反射鏡后進(jìn)入時(shí)序斬波器組件9的第一通光 LA即雙光路組件中的第一光路；當(dāng)?shù)诙~片9-l的第一組選光孔相繼與第一 和第二通光孔A、 B導(dǎo)通時(shí)，傳遞標(biāo)準(zhǔn)器的光電探測(cè)器2將輸出一個(gè)脈沖序列， 即當(dāng)?shù)谝煌?-ll轉(zhuǎn)到第一通光孔A的位置時(shí)，第一路光依次經(jīng)第一通孔 9-11、第三通光孔C后照射到第二楔形棱鏡，再經(jīng)第二楔形棱鏡透射后被傳遞 標(biāo)準(zhǔn)器的光電探測(cè)器2接收，經(jīng)第二楔形棱鏡反射后的光束進(jìn)入吸收池10;當(dāng) 第二通孔9-12和第三通孔9-13同時(shí)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)到第一通光孔A和第二通光孔B的位 置時(shí)，第一路光依次經(jīng)第二通孔9-12、第三通光孔C后照射到第二楔形棱鏡， 再經(jīng)第二楔形棱鏡透射后被光電探測(cè)器2接收，而經(jīng)第二楔形棱鏡反射后的光束進(jìn)入吸收池10;與此同時(shí)，第二路光依次經(jīng)第三通孔9-13和第四通光孔D后 照射到第二平面反射鏡，光束經(jīng)第二平面反射鏡的全反射后照射到第二楔形
棱鏡，再經(jīng)第二楔形棱鏡反射后被光電探測(cè)器2接收；當(dāng)?shù)谒耐?-14轉(zhuǎn)到第 二通光孔B的位置時(shí)，第二路光經(jīng)依次第四通孔9-14和第四通光孔D后照射到 第二平面反射鏡，光束經(jīng)第二平面反射鏡的全反射后照射到第二楔形棱鏡， 再經(jīng)第二楔形棱鏡反射后被光電探測(cè)器2接收。當(dāng)?shù)诙~片9-l繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使 第二組選光孔相繼與第一和第二通光孔A、 B導(dǎo)通時(shí)，光電探測(cè)器2將輸出第二 個(gè)脈沖序列，每個(gè)脈沖序列含有三個(gè)電壓響應(yīng)脈沖信號(hào)，即V。 V3、 V2。由于 第一光路和第二光路的光程相等，因此，當(dāng)?shù)诙?-12、第三通孔9-13對(duì) 應(yīng)與第一通光孔A、第二通光孔B同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，第一光路和第二光路的光束同 時(shí)到達(dá)光電探測(cè)器2的耙面上，因而，光電探測(cè)器2輸出的響應(yīng)電壓是兩束光 的合成響應(yīng)電壓(參見(jiàn)圖6)。
數(shù)字電壓表3對(duì)光電探測(cè)器2輸出的電壓響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行采集并存儲(chǔ)。對(duì)于 激光功率測(cè)量而言，數(shù)字電壓表采集6 12個(gè)周期的電壓信號(hào)。在靈敏度線性 測(cè)量中，數(shù)字電壓表3將對(duì)激光光源采樣序列下的每個(gè)功率值均采集6 12個(gè) 周期的脈沖序列電壓并存盤。
數(shù)據(jù)處理軟件含有存儲(chǔ)模塊、激光功率計(jì)算模塊和靈敏度線性標(biāo)定模塊。 存儲(chǔ)模塊用于存放經(jīng)過(guò)靈敏度線性測(cè)量標(biāo)定獲得的R-V靈敏度線性標(biāo)定曲線 和u-V測(cè)量不確定度標(biāo)定曲線。
激光功率計(jì)算模塊的功能是根據(jù)以下公式計(jì)算被測(cè)激光器的激光功率及
其相應(yīng)的擴(kuò)展不確定度并輸出
<formula>formula see original document page 11</formula><formula>formula see original document page 12</formula>(4)
式中，戶為被測(cè)激光功率，F(xiàn)為有效測(cè)量電壓，^為全部采樣信號(hào)中的峰值 電壓，K。為采樣信號(hào)中的背景噪聲電壓，i '為與r對(duì)應(yīng)的標(biāo)定靈敏度，可通 過(guò)插值法在R-V靈敏度線性標(biāo)定曲線上獲得，U為被測(cè)激光功率戶對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展 不確定度，u^為與r對(duì)應(yīng)的標(biāo)定測(cè)量不確定度，可通過(guò)插值法在u-r測(cè)量不確 定度標(biāo)定曲線上獲得，u為與F對(duì)應(yīng)的計(jì)算測(cè)量不確定度，j表示測(cè)量時(shí)的采 樣脈沖數(shù)且j =1，2，3……，n。
靈敏度線性標(biāo)定模塊的功能是根據(jù)下述公式獲得靈敏度線性標(biāo)定曲線及 其測(cè)量不確定曲線
<formula>formula see original document page 12</formula>式中，i為標(biāo)定時(shí)的功率采樣數(shù)量且i=l， 2， 3，……；k對(duì)應(yīng)一個(gè)i時(shí)的功率采 樣數(shù)量即k=l， 2， 3，……，i; j為同一采樣功率值下采集到的脈沖序列數(shù)量且 j=l， 2, 3，……，n; q為任一個(gè)采樣脈沖序列的修正系數(shù)，~為第一光路中光束
的響應(yīng)電壓， 為第二光路中光束的響應(yīng)電壓， 為第一、第二光路合光束的響應(yīng)電壓，C,為不同采樣功率值下的靈敏度線性修正系數(shù)的平均值，及,為 不同采樣功率值下的標(biāo)定靈敏度，它是隨兩光路的和光束響應(yīng)電壓值變化的
一組標(biāo)定值，通常稱為R-V靈敏度線性標(biāo)定曲線，i 。為0. 5mW標(biāo)準(zhǔn)激光功率 條件下與低溫輻射計(jì)比對(duì)獲得的溯源靈敏度，"。為在i 。下計(jì)算的測(cè)量不確定 度，",為同一采樣功率值下的計(jì)算測(cè)量不確定度。^,為不同采樣功率值下的標(biāo) 定測(cè)量不確定度，它是隨兩光路的和光束響應(yīng)電壓值變化的一組標(biāo)定值，通 常稱為u-V測(cè)量不確定度標(biāo)定曲線。標(biāo)定測(cè)量后，用獲得的R-V靈敏度線性 標(biāo)定曲線和u-V測(cè)量不確定度標(biāo)定曲線更新存儲(chǔ)模塊，以在激光功率測(cè)量時(shí) 調(diào)用。
1權(quán)利要求
1.一種激光絕對(duì)輻射傳遞標(biāo)準(zhǔn)，包括含有光電探測(cè)器[2]、數(shù)字電壓表[3]和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[4]的傳遞標(biāo)準(zhǔn)器，且計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[4]裝有數(shù)據(jù)處理軟件包，其特征在于還包括一個(gè)含有第一直流電機(jī)、第一殼體、第一蓋板和第一葉片[1-1]的取樣斬波器組件[1]，所述第一葉片[1-1]為圓片結(jié)構(gòu)且?guī)в?～4個(gè)第一透光孔[1-11]，所述第一透光孔[1-11]均勻分布在以葉片中心為圓心的同一圓周上；所述第一殼體為U型且底部帶有第二透光孔，第二透光孔位于以第一殼體底部中心為圓心的圓周上；第一蓋板上帶有中心孔和第三透光孔，第三透光孔位于與第一蓋板中心為圓心的圓周上；所述第一直流電機(jī)安裝在第一蓋板的中心孔處，第一葉片[1-1]位于第一殼體中且第一葉片[1-1]中心與第一直流電機(jī)轉(zhuǎn)軸固連，第一蓋板固連在第一殼體的敞口一端，所述第二透光孔和第三透光孔的圓心正對(duì)第一透光孔[1-11]所在的圓周；取樣斬波器組件[1]放置在被測(cè)激光器與所述光電探測(cè)器[2]之間，且所述第二、第三透光孔與光電探測(cè)器[2]上的光束輸入口正對(duì)；被測(cè)激光器輸出的連續(xù)激光經(jīng)過(guò)所述取樣斬波器組件[1]后變?yōu)槊}沖光，該脈沖光被光電探測(cè)器[2]探測(cè)并轉(zhuǎn)換成脈沖電壓信號(hào)，脈沖電壓信號(hào)經(jīng)所述數(shù)字電壓表[3]采集后送入所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[4]；所述數(shù)據(jù)處理軟件包含有存儲(chǔ)模塊和激光功率計(jì)算模塊，存儲(chǔ)模塊中存有R-V靈敏度線性標(biāo)定曲線和u-V測(cè)量不確定度曲線，激光功率計(jì)算模塊根據(jù)有效測(cè)量電壓計(jì)算被測(cè)激光器的激光功率及其對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展不確定度并輸出，其中，有效測(cè)量電壓取所述脈沖電壓信號(hào)中各峰值功率扣除背景噪聲的平均峰值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光絕對(duì)輻射傳遞標(biāo)準(zhǔn)，其特征在于還包括靈敏度線性測(cè)量裝置，且所述數(shù)據(jù)處理軟件包還含有靈敏度線性標(biāo)定模塊，所述靈敏度線性測(cè)量裝置含有標(biāo)準(zhǔn)激光光源[7]、雙光路組件[8]和時(shí)序斬波 器組件[9]，所述時(shí)序斬波器組件[9]包括第二直流電機(jī)、第二殼體、第二蓋板、第二葉片[9-1]，所述第二殼體為U型且底部帶有第一、第二通光孔[A、 B]，第一、第二通光孔[A、 B]位于以第二殼體底部中心為圓心的同一半徑線 上，第二蓋板帶有中心孔和第三、第四通光孔[C、 D]，第三、第四通光孔[C、 D]位于以第二蓋板中心為圓心的同一半徑線上，第二葉片[9-l]為圓片結(jié)構(gòu)， 其上帶有與所述第一葉片[1-1]上第一透光孔[1-ll]相同數(shù)量的選光孔組且 每個(gè)選光孔組含四個(gè)通孔，其中，第一通孔[9-ll]和第二通孔[9-12]位于第 二葉片[9-l]的第一同心圓周上，第三通孔[9-13]和第四通孔[9-14]位于第二 葉片[9-l]的第二同心圓上，第二通孔[9-12]和第三通孔[9-13]位于第二葉片 [9-1]的第一條半徑線上，第一通孔[9-11]和第四通孔[9-14]分別位于第二葉 片[9-l]的第二、第三半徑線上，第二和第三半徑線對(duì)稱位于第一半徑線的兩 側(cè)；所述第二直流電機(jī)安裝在第二蓋板的中心孔處，第二葉片[9-l]位于第二 殼體中且第二葉片[9-1]中心與第二直流電機(jī)轉(zhuǎn)軸固連，第二蓋板固連在第二 殼體的敞口一端，其中第一通光孔[A]和第三通光孔[C]正對(duì)所述第一同心圓 周，第二通光孔[B]和第四通光孔[D]正對(duì)所述第二同心圓周；時(shí)序斬波器組 件[9]放置在雙光路組件[8]中，其中，第一通光孔[A]和第三通光孔[C]位于 第一光路中，第二通光孔[B]和第四通光孔[D]位于第二光路中；進(jìn)行靈敏度 線性標(biāo)定時(shí)，所述靈敏度線性測(cè)量裝置替代所述取樣斬波器組件[l]而放置在 所述光電探測(cè)器[2]的前方，所述標(biāo)準(zhǔn)激光光源[7]輸出功率為變量f的連續(xù)激 光進(jìn)入所述雙光路組件[8]后分成兩束光并分別進(jìn)入第一光路和第二光路，當(dāng) 第二葉片[9-1]的每個(gè)選光孔組的各通孔相繼與第一和第二通光孔[A、 B]導(dǎo)通 時(shí)，傳遞標(biāo)準(zhǔn)器的光電探測(cè)器[2]輸出由V^ V3和V2構(gòu)成的多個(gè)電壓脈沖序列， 其中，V,是第一束光的測(cè)量電壓，V3是第一和第二束光的合光束測(cè)量電壓，V2 是第二束光的測(cè)量電壓；所述數(shù)字電壓表[3]采集所述電壓脈沖序列并送入所 述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[4]，所述靈敏度線性標(biāo)定模塊的功能是通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算公式獲 得R-V靈敏度線性標(biāo)定曲線和u-V測(cè)量不確定度標(biāo)定曲線。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種激光絕對(duì)輻射傳遞標(biāo)準(zhǔn)，包括傳遞標(biāo)準(zhǔn)器和靈敏度線性測(cè)量裝置。主要技術(shù)特點(diǎn)是，傳遞標(biāo)準(zhǔn)器增加了取樣斬波器組件，被測(cè)連續(xù)激光經(jīng)過(guò)取樣斬波器組件后轉(zhuǎn)換為脈沖波，由此大大減小了光電探測(cè)器光敏面上的熱效應(yīng)和飽和效應(yīng)，將現(xiàn)有技術(shù)中的激光功率的1mW最大測(cè)量值提高到100mW；靈敏度線性測(cè)量裝置增加了時(shí)序斬波器組件，由此可以對(duì)本發(fā)明中傳遞標(biāo)準(zhǔn)器的靈敏度線性進(jìn)行標(biāo)定。本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是，量值傳遞精度高，可保證對(duì)0.5mW～100mW的激光功率進(jìn)行精確測(cè)量，激光功率測(cè)量或靈敏度線性標(biāo)定所用的時(shí)間少。
文檔編號(hào)G01J1/42GK101655390SQ20091002381
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者帥 于, 瑤 南, 史繼芳, 軍 孔, 楊鴻儒, 鵬 桑, 胡承宇, 許榮國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)第二〇五研究所