絕對吸收式激光能量計高準確度校準技術研究

黎高平，楊鴻儒，楊 斌，岳文龍，陰萬宏，于東鈺，謝 毅

（西安應用光學研究所 國防科技工業光學計量一級站，陜西 西安710065）

引言

氧碘化學激光器及氟氘化學激光器是目前發展較成熟的高功率、高能量、連續波激光光源，據文獻報道，這兩種激光器的最大輸出功率為2 200kW，脈沖時間為60s，激光能量達百兆焦耳。目前國內外普通激光能量計最大測量上限為3 000J，標準接收口徑為60mm；激光功率計為萬瓦級，而萬瓦級功率計的響應時間最少為幾分鐘［1－4］，因此無論用現有的功率計還是能量計都無法滿足高功率和高能量激光器的要求。量熱式絕對吸收高能激光能量計可解決此問題，但是其目前無法進行溯源。解決高能激光能量計的溯源可采用分項溯源法，即分別測量能量計的質量、所用材料的比熱容和溫度等參數，但是能量計的光電不等效系數及比熱容可能隨時間發生變化，因此除采用分項溯源外，還需要進行電校準；由于激光脈沖時間長，用傳統的數據處理方法［5－9］將引入較大的測量不確定度。為此本文從理論上分析了熱輻射及熱對流對實驗結果的影響，得出了數據處理模型，并通過實驗驗證了該復合換熱表面傳熱數學模型的正確性。

1 實驗裝置及原理

激光能量計的平面吸收腔及圓筒形吸收腔外均勻繞上鉑金電阻絲，借助高精度電阻表測量吸收腔的電阻變化ΔΩ就可得出吸收腔的溫度變化ΔT。精確測量該吸收腔的質量和比熱容就可得出相應的激光能量：