Разработка высокоточных измерительных преобразователей мощности лазерного излучения на основе теплового трап-детектора и калиброванного оптического ослабителя

• Автор: Янкевич, Евгений Борисович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Содержание

Введение
Цель и основные задачи диссертации
Научная новизна работы
Практическая ценность и использование результатов работы
Вклад автора
Апробация работы, публикации
Положения, выносимые на защиту
Глава 1 Аналитический обзор методов и средств ослабления потока излучения
1.1 Общие сведения
1.2 Дифракционная эффективность «глубоких» дифракционных решеток
с различными профилями штриха
1.3 Метрологические характеристики делителей на основе глубоких дифракционных решеток
1.4 Прецизионный ослабитель интенсивности лазерного излучения на основе «мелкой» дифракционной решетки
1.5 Выводы к главе 1 и постановка основной задачи
Глава 2 Теоретическое исследование путей создания калиброванного прецизионного френелевского ослабителя мощности непрерывного лазерного излучения
2.1 Постановка задачи
2.2 Основные требования
2.3 Отражение лазерного пучка от плоской поверхности
2.4 Расчет погрешностей коэффициента ослабления мощности лазерного излучения френелевским делителем пучка
2.5 Френелевский ослабитель на основе призмы Дове
2.5.1 Математическая модель
2.6. Неопределенность измерения коэффициента ослабления Косл
2.7 Конструкция ослабителя

2.8. Экспериментальное определение значения неопределенности френелевского ослабителя на основе призм Дове
2.9. Выводы к главе
Глава 3 Теоретическое исследование возможности и пути создания прецизионного измерительного преобразователя мощности непрерывного лазерного излучения на основе теплового трап-детектора
3.1 Постановка задачи
3.2 Теоретическое исследование измерительной задачи
3.2.1. Математическая модель трехслойного теплового приемника
3.2.2. Математическая модель двухслойного теплового приемника
3.3. Результаты расчетов и выводы
3.4. Трап-детектор на основе плоских тепловых приемников
3.5. Комбинированный трап-детектор
3.6.Выводы к главе
Глава 4 Теоретические и экспериментальные исследования
измерительных преобразователей
4.1. Теоретические и экспериментальные исследования измерительного преобразователя на основе теплового трап- детектора
4.1.1 Неопределенность воспроизведения и передачи размера единицы средней мощности лазерного излучения на ГПЭ СМ
4.1.2 Неопределенность измерения выходных электрических сигналов теплового трап-детектора и электрической мощности замещения
4.1.3 Суммарная стандартная неопределенность теплового трап-детектора
4.1.4 Оценка расширенной неопределенности эталона сравнения на основе
теплового трап-детектора
4.2 Теоретические и экспериментальные исследования и оценка расширенной неопределенности измерительного преобразователя на
основе комбинированного трап-детектора
4.3. Результаты передачи единицы средней мощности от Государственного первичного эталона средней мощности лазерного излучения (ГПЭ СМ ФГУП "ВНИИОФИ") рабочему эталоном нулевого
разряда средней мощности и энергии (“Ростест”)
4.4 Выводы к главе
Заключение
Литература
Приложение 1. Акты внедрения
Приложение 2. Сертификаты калибровки

Глава 2 Теоретическое исследование путей создания калиброванного прецизионного френелевского ослабителя мощности непрерывного лазерного излучения [25, 26, 27, 28]
2.1 Постановка задачи
Наряду с рядом делителей и ослабителей интенсивности лазерного излучения разного принципа действия, классифицированных в главе 1, френелевские ослабители мощности, казалось бы, должны играть лидирующую роль в силу их тщательной изученности и широкого распространения в разнообразных оптических системах и приборах. Однако применительно к созданию прецизионного калиброванного ослабителя, имеющего статус оптического измерительного преобразователя, необходимо предварительное теоретическое исследование метрологических характеристик этого прецизионного в данном применении оптического элемента, позволяющее в случае положительного результата этого исследования выбрать путь создания и методики калибровки ослабителя.
Данная глава посвящена именно такому исследованию, в результате выполнения которого можно будет вынести предварительное суждение о пригодности френелевского ослабителя для решения сформулированной задачи.
2.2 Основные требования
Френелевские ослабители излучения просты в эксплуатации. Простейшим их представителем является прозрачная плоскопараллельная стеклянная пластинка. Во всех оптических схемах она изначально использовалась как ответвитель части лазерного излучения для целей измерения (энергии излучения, длительности импульса и т.д.). Однако у таких ослабителей имеет место очень существенный недостаток: коэффициент отражения лазерного излучения от поверхности такого ослабителя зависит от поляризации излучения и от угла его падения на поверхность раздела сред [29].
В принципе известны оптические схемы, в которых некоторую часть этих недостатков удается устранить. Это относится к зависимости коэффициента ослабления от поляризации падающего излучения [30]. Для этих целей можно использовать, например, два последовательных отражения