基于電校準(zhǔn)的大口徑強(qiáng)激光能量測量技術(shù)的研究.pdf

1、近二十年來，ICF驅(qū)動器研究得到了快速發(fā)展，激光裝置的輸出能量和功率水平大幅度提高，為了實現(xiàn)對裝置的束間功率平衡，需要對大口徑激光束的能量進(jìn)行實時精密測量。體吸收型激光能量計具有波長適應(yīng)范圍寬、激光損傷閾值高、測量能量范圍廣等特點，被廣泛應(yīng)用于激光測試之中。由于目前國內(nèi)沒有標(biāo)準(zhǔn)高功率激光能量的標(biāo)準(zhǔn)裝置，對大型激光裝置的校準(zhǔn)過程中只能進(jìn)行不確定度的傳遞，在傳遞過程中，測量不確定度逐漸增大，由2％增大至6％～7％，難以達(dá)到束間能量平衡的要求

2、，因此，研究以電能量替代激光能量對激光能量計進(jìn)行校準(zhǔn)，對于滿足ICF對大口徑強(qiáng)激光能量測量的需求很有必要。本論文提出了一種新型的帶電校準(zhǔn)的大口徑激光能量計設(shè)計方案，以Bi2Te3—Sb2Te3構(gòu)成的半導(dǎo)體熱電堆作為能量轉(zhuǎn)換器件，進(jìn)行了以電能量為替代能量來實現(xiàn)對激光能量計的校準(zhǔn)技術(shù)研究，重點開展了吸收體和熱電偶對于能量計測量與校準(zhǔn)技術(shù)理論和實驗研究。本論文的主要工作和研究成果如下:
　　一、基于電能量和激光能量加熱等效的思想，提出了

3、一種新的帶電校準(zhǔn)裝置的能量測量探頭設(shè)計方案，對此探頭進(jìn)行了原理研究和熱力學(xué)邊界條件分析;
　　二、研究了吸收體吸收系數(shù)和雙光子吸收效應(yīng)對于能量測量的影響。在有限元分析軟件中模擬了吸收體吸收系數(shù)對能量測量的影響，結(jié)果表明:對于大口徑單脈沖激光能量的測量，采用吸收系數(shù)為400～600m-1的吸收體最為適當(dāng);模擬了雙光子吸收系數(shù)對能量測量的影響，結(jié)果表明:雙光子吸收效應(yīng)把體吸收壓縮成了面吸收，在吸收體表面形成一個很高的溫度峰值，對能量測

4、量不利。研究了熱電偶的性能，結(jié)果表明:熱電偶溫升-電壓轉(zhuǎn)換效率為13mV/℃，標(biāo)準(zhǔn)差為0.13％;電壓-電流關(guān)系為U=2.05792×I-0.03684;
　　三、模擬以及實驗研究了能量測量探頭對于電能量和激光能量的響應(yīng)特性，模擬結(jié)果表明:在所設(shè)計的能量測量探頭中，溫度測量區(qū)對于激光和電能量都有良好的線性響應(yīng);實驗結(jié)果表明:能量測量探頭對激光能量具有線性響應(yīng)，而對電能量只是局部線性響應(yīng);
　　四、完成了帶自校準(zhǔn)功能的大口徑激