多通道单脉冲激光能量变化监测方法

闫文兵; 杨勇; 季凯俊; 叶晖; 程学武; 杨国韬; 刘中正; 王积勤; 林鑫; 宋沙磊; 郑金州; 肖亦然; 杜丽芳; 李发泉

doi:doi:10.3788/CJL202047.1201004

中国激光, 2020, 47 (12): 1201004, 网络出版: 2020-12-03

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Multichannel Single-Pulse Laser Energy Monitoring Methodology

闫文兵 ^1,2杨勇 ^1,*季凯俊 ^1,2叶晖 ^1,2,3程学武 ¹杨国韬 ⁴刘中正 ^1,2王积勤 ^1,2林鑫 ¹宋沙磊 ¹郑金州 ¹肖亦然 ¹杜丽芳 ⁴李发泉 ¹

作者单位

¹ 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北武汉 430071

² 中国科学院大学, 北京 100049

³ 上海卫星工程研究所, 上海 201109

⁴ 中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室, 北京 100190

图 & 表

图 1. 多通道单脉冲激光能量变化监测装置

Fig. 1. Multichannel single-pulse laser energy change monitoring device

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图 2. CMOS感光面上激光光斑分布。(a) PCS1-7的光斑图像;(b) PCS1-50的光斑图像

Fig. 2. Laser spot distribution on CMOS surface, in which the round spot is the image of fiber bundle. (a) Spot image of the PCS1-7; (b) spot image of the PCS1-50

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图 3. 数据采集与处理程序流程图

Fig. 3. Flow chart of data acquisition and processing program

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图 4. 多通道单脉冲激光能量变化监测装置与功率计测量结果比较光路

Fig. 4. Light layout for comparison of measurement results between multichannel single-pulse laser energy change monitoring device and power meter

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图 5. 激光功率与灰度值之间的关系

Fig. 5. Relationship between laser power and gray scale value

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图 6. 四路单脉冲激光能量变化同时监测光路

Fig. 6. Optical layout of the four channels single-pulse laser energy monitoring

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图 7. 监测结果。(a)四路激光能量随时间的变化;(b)倍频晶体(SHG2)的倍频效率 $η_{_{SHG 2}} 、$ 脉冲染料激光器的转换效率以 $η_{_{PDL}}$
Fig. 7. Monitoring results. (a) Four channels laser energy versus time; (b) efficiency of the secondary harmonic generation, conversion efficiency of pulsed dye laser, and ASE ratio versus time
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表 1多通道光学成像单元参数

Table1. Parameters of multichannel optical imaging unit

Device component	Parameter
Fiber (PCS1-7)	Transmission band: 400--1100nm
	Numerical aperture: 0.22
	Transmittance per meter: 0.9--0.99(400--1100nm)
Lens	Focal length: 30.00 mm
Lens	Diameter: 25.4 mm
CMOS	Pixel size: 6μm×6μm
	Frame rate/resolution: 120frame/s @640pixel×480pixel
	Spectral responsivity: 390--1100nm
	Shutter type: Global exposure
	Exposure time: 15.667--912.634ms

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闫文兵, 杨勇, 季凯俊, 叶晖, 程学武, 杨国韬, 刘中正, 王积勤, 林鑫, 宋沙磊, 郑金州, 肖亦然, 杜丽芳, 李发泉. 多通道单脉冲激光能量变化监测方法[J]. 中国激光, 2020, 47(12): 1201004. Yan Wenbing, Yang Yong, Ji Kaijun, Ye Hui, Cheng Xuewu, Yang Guotao, Liu Zhongzheng, Wang Jiqin, Lin Xin, Song Shalei, Zheng Jinzhou, Xiao Yiran, Du Lifang, Li Faquan. Multichannel Single-Pulse Laser Energy Monitoring Methodology[J]. Chinese Journal of Lasers, 2020, 47(12): 1201004.

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图 1. 多通道单脉冲激光能量变化监测装置

Fig. 1. Multichannel single-pulse laser energy change monitoring device

图 2. CMOS感光面上激光光斑分布。(a) PCS1-7的光斑图像;(b) PCS1-50的光斑图像

Fig. 2. Laser spot distribution on CMOS surface, in which the round spot is the image of fiber bundle. (a) Spot image of the PCS1-7; (b) spot image of the PCS1-50

图 3. 数据采集与处理程序流程图

Fig. 3. Flow chart of data acquisition and processing program

图 4. 多通道单脉冲激光能量变化监测装置与功率计测量结果比较光路

Fig. 4. Light layout for comparison of measurement results between multichannel single-pulse laser energy change monitoring device and power meter

图 5. 激光功率与灰度值之间的关系

Fig. 5. Relationship between laser power and gray scale value

图 6. 四路单脉冲激光能量变化同时监测光路

Fig. 6. Optical layout of the four channels single-pulse laser energy monitoring

Fig. 7. Monitoring results. (a) Four channels laser energy versus time; (b) efficiency of the secondary harmonic generation, conversion efficiency of pulsed dye laser, and ASE ratio versus time

表 1多通道光学成像单元参数

Table1. Parameters of multichannel optical imaging unit

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图 1. 多通道单脉冲激光能量变化监测装置

Fig. 1. Multichannel single-pulse laser energy change monitoring device

图 2. CMOS感光面上激光光斑分布。(a) PCS1-7的光斑图像;(b) PCS1-50的光斑图像

Fig. 2. Laser spot distribution on CMOS surface, in which the round spot is the image of fiber bundle. (a) Spot image of the PCS1-7; (b) spot image of the PCS1-50

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图 4. 多通道单脉冲激光能量变化监测装置与功率计测量结果比较光路

Fig. 4. Light layout for comparison of measurement results between multichannel single-pulse laser energy change monitoring device and power meter

图 5. 激光功率与灰度值之间的关系

Fig. 5. Relationship between laser power and gray scale value

图 6. 四路单脉冲激光能量变化同时监测光路

Fig. 6. Optical layout of the four channels single-pulse laser energy monitoring

Fig. 7. Monitoring results. (a) Four channels laser energy versus time; (b) efficiency of the secondary harmonic generation, conversion efficiency of pulsed dye laser, and ASE ratio versus time

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