Пондеромоторный метод (механический)
Этот метод основан на измерение светового давления.
Под действием лазерного излучения нить закручивается. Угол поворота зеркала прямопропорционален падающей мощности. Эта система очень чувствительна к вибрациям, поэтому способна работать только в вакууме под колпаком. Точность измерения порядка 2% процентов. Энергия, которую можно измерить, ограничивается мощностью повреждения зеркала.
Преимущества: измеряемая энергия излучения, выражается через механические характеристики маятника. А эти величины можно совершенно точно измерить и проконтролировать.
Недостатки: большое мастерство от экспериментатора.
Лекция №2 Фотоэлектрический метод
Этот
метод основан на использовании
фотоэлектронных приборов (фоторезисторы,
фотодиоды, фотоэл. умножители,
фототранзисторы). Метод применяется
для измерения мощности <1 Вт. Как правило
это быстродействующие измерители
.
Для измерения средней мощности >1 Вт
используют калиброванные ослабители
мощности (дифракционные решетки и сфера
Ульбрихта).
Часто требуется ослабить лазерный пучок до уровня энергии, соответствующий динамическому диапазону приемнику.
1)
Дифракционная решетка (ДР). При дифракциях
на штрихах на ДР образуются дифракционные
максимумы различных порядков. m
– это порядок максимума. Чем больше
порядок максимума, тем меньше в нем
мощность. Используется в качестве
калиброванного ослабителя для лазеров
от 5 Вт и выше. Коэффициент деления в
каждом максимуме рассчитывается по
специальным формулам.
2) Сфера Ульбрихта (СУ). СУ полая сфера. Размеры выбираются в зависимости от наружных размеров исследуемого источника света и его мощности. Внутренняя поверхность СУ покрыта материалом (окись магния). Входной пучок перемешивается и рассеивается так, что выходное отверстие оказывается Ламбертовским излучателем.
Ламбертовский рассеиватель – это гипс, молочное шлифованное стекло. По Ламбертовскому закону яркость таких источников не зависит от направления излучения.
1 – это первичный рассеиватель. Он покрыт материалом (окись магния). Эти материалы хорошо рассеивают излучение равномерно независимо от угла падения и длины падающей волны. Фотоэл. умножитель преобразует оптическое излучение в электрический сигнал. S – это внутренняя часть сферы.
Коэффициент
ослабления:
Болометрический метод измерения мощности
Измерение мощности проводится по изменению сопротивления проволоки при ее нагревании. Выделяют: болометр проходной мощности и поглощающий
1)
Болометр поглощающий. Внутри пробирки
моток изолированной проволоки, которая
заполнена в навал. Длина проволоки
100-300 см, диаметр 0,06-0,08 мм. Пробирка изнутри
посеребрена. Лазерный пучок направляется
в калориметр, где он отражается,
рассеивается и поглощается. В результате
сопротивление мотка изолированной
проволоки быстро возрастает. Изменение
сопротивления проволоки
,
где k – это экспериментально
подобранная константа;
– это температурный коэффициент
сопротивления проволоки; m
– это масса проволоки;
– это удельная теплоемкость;
– это начальное сопротивление проволоки;
– входная энергия.
Таким
образом изменение сопротивление
непосредственно связано с входной
энергией. Такой проволочный болометр
используется в видимой и ближней
инфракрасных областях. Диапазон мощностей
при длительности импульса
Принцип основан на измерение сопротивления до и после лазерного импульса.
2)
Болометр проходной мощности. Это
проволочная сетка, диаметром доли мкм.
Размеры и расстояние между ними намного
больше длины волны. Подобного рода
болометр используется в тех случаях,
когда в процессе работы контролируется
мощность. И для ослабления лазерного
лучка.
При измерении используется формула (1), но W здесь часть всей мощности, которая пошла на нагрев проволоки.
Отношение полной энергии этой части равно отношению площади луча к сечению, занимаемой проволоками. Ослабление лазерного луча пропорционально доле площади, перекрываемой проволоками. Сетку можно поворачивать, тем самым плавно изменять ослабление (в 2 или 4 раза). А пара сеток установленных перпендикулярно друг другу позволяет менять ослабление в еще больших пределах.
Болометры проходного типа подвержены влиянию конвективных тепловых потоков, поэтому должна присутствовать защита.
Часто болометры устанавливаются между сделками, прозрачные для длины волны.