Способ измерения мощности импульсного излучения

Способ измерения мощности импульсного излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсккк

Социалистических

Республик

<>» 709957 (&1) Дополнительиое к авт. саид-ву (22) Заявлено 230178 (21) 2574098/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 1501.80 Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 18.01.80 (51)м. (л.2

G Ol J 5/10

Государственный комитет

СССР

»0 делам изобретений и открытий (53) УДК 536. 52 . 2 (088 .8) (72) Авторы изобретения

М.A Ицковский, Л.С. Кременчугский, Л.В. Ефименко и A. Я. ШУльга (71) ЗаяВИтЕЛЬ Институт физики »Н Украинской ССР (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ MOL»НОСТИ ИМПУЛЬСНОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к области измерения импульсного излучения с помощью пироэлектрических приемников излучения и может, быть использовано для измерения одиночных импульсов оптических квантовых генераторов (ОКГ) в нано- и пикосекундном диапазонах длительностей, Известен способ измерения мощности импульсного излучения, заключающийся в следующем: при измерении мощности кратковременных импульсов с помощью пироэлектрических приемников излучения длительностью r (10 8 с выбирают малые нагрузочные сопротивления R так,,чтобы электрическая постоянная времени была меньше длительности импульса r

При этом пропорционально уменьшению величины R снижается чувствительность пироприемника, и при измерении очень коротких импульсов длительностью 10 8 -10 с она становится настолько малой (вольт-ваттная чувствительность пироприемника из монокристалла ниоьата лития составляет

10 -10 В/Вт), что импульсы излучения не могут быть зарегистрированы существующими осциллографами без усиления. Кроме того, при регистрации мощных импульсЪв ППИ может перейти в нелинейный режим работы (нарушается пропорциональность между мощностью излучения и амплитудой выходного сиг-нала) и в нелинейную область экрана осциллографа.

Известен также способ измерения мощности импульсного излучения с помощью пироэлектрических приемников излучения. Измеряемый лучистый поток направляют на чувствительный элемент приемника, выполненный из монокристалла танталата лития. В результате нагрева измеряемым потоком излучения сегнетоэлектрический элемент приемника вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный мощности излучения. Измерения проводят в диапазоне температур, выбираемом вдали от точки Кюри, поскольку нагрев сегнетоэлектрика допускается до области фазовых переходов (при этом не нарушается линейность характеристики выходного сигнала). По величине амплитуды осциллографируемого пироэлектрического сигнала однозначно определяют мощность излучения.

Однако для измерения кратковременных импульсов (10 — 10 "с) .1тот способ не пригоден, так как > и -т>зи709957 тельность приемника при использовании его в описанных режимах недостаточна.

Цель изобретения — повышение чувствительности и расширение верхней границы измеряемых мощностей.

Цель достигается тем, что по спосо,бу измерения мощности импульсного из лучения путем регистрации сигнала, снимаемого с облучаемого измеряемым потоком поляризованного сегнетоэлект- (O рического элемента, начальную температ„ру элемента выбирают на спаде температурной зависимости спонтанной поляризации, измеряют угол наклона отклика пироэлектрического тока в его начале. С

На фиг. 1 приведена блок-схема способа измерения мощности импульсного излучения; на фиг. 2 — температурная зависимость спонтанной поляризации Pc (T) в сегнетоэлектрике с фазо- о вым переходом 2-го рода, показан выбор начальной температуры Т элемента; на фиг. 3 — отклик пироэлектрического импульсного тока при воздействии импульсного излучения прямоугольной . 25 формы.

Блок-схема способа включает источник 1 излучения, детектор 2 излучения, измеритепь 3 сигнала.

Способ осуществляют следующим об- Зо разом.

Выбирается нелинейный режим работы сегнетоэлектрического приемника. Начальная температура элемента выбирается на спаде температурной зависимости спонтанной поляризации (фиг. 2).

Под действием импульсного излучения сегнетоэлектрический элемент перегревается настолько, что переходит иэ полярной фазы в неполярную. При этом, в результате исчезновения спонтанной поляризации р в элементе, на его обкладках, перпендикулярных полярной оси, выделяется большой заряд и при подключении элемента I< нагрузочному сопротивлению через последнее проте- 45 чет больший ток. Например, от сегнетоэлектоического элемента размером

1 мм из монокристалла триглицинсуль" фата со спонтанной поляризацией

-ь "10 Кл/см 2 за время импульса 5()

r — 10 ° с мощностью 10 Вт/см че—,9 2 . рез нагрузочное сопротивление 500 Ом протечет -ок lA и выделится потенциал 50 B.

При выборе рабочей точки приемника намного ниже точки Кюри, когда режим работы приемника является линейным, при этих же условиях на нагруз очн ом сопротивлении выдели тс я потенциал в 10 раз меньший. Измеряемой величиной является тангенс угла на- 6О клона кривой пироэлектрического тока в ее начале (tgd, фиг. 3), поэтому резко расширяется верхняя граница динамического диапазона по мощности измеряемых импульсов. Например, для элемента из монокристалла триглицинсульфата при работе в нелинейном режиме можно регистрировать импульсные мощности 10 " Вт/см (Ä— 10 с) в случае объемного поглощения излучения, В линейном режиме верхняя граница динамического диапазона для такого же приемника не превышает

10 ) Вт/см

Проведенный теоретический анализ работы пироэлектрического приемника излучения в нелинейном режиме (в области фазового перехода) показывает, что производная (тангенс угла наклона кривой пироэлектрического сигнала) пропорциональна мощности излучения импульса:

К где Р (Т) — спонтанная поляризация; Ск - константа Кюри;

R — коэффициент поглощения излучения элемента . (, — толщина элемента;

С вЂ” теплоемкость единицы объема;

6,1- поглощающая спосббностЫ

И вЂ” индуцируемая мощносты

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Способ найдет применение при из— мерении кратковременных импульсов

"8 -12 (10 . + 10 c) оптических квантовых генераторов мощностью 10 -10 Вт/см.

Метод позволяет регистрировать импульсы, непосредственно подавая сигналы с пироприемника на пластины регистратора.

Совокупность режимов и приемов в предлагаемом способе измерения мощности излучения позволяет значительно повысить чувствительность и расширить верхнюю границу измеряемых мощностей.

Формула изобретения

Способ измерения мощности импульсного излучения путем регистрации сигнала, снимаемого с облучаемого измеряемым потоком поляризованного сегнетоэлектрического элемента, о т л и чающий с я тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения верхней границы измеряемых мощностей, начальную температуру элемента выбирают на спаде температурной зависимости спонтанной поляризации, измеряют угол наклона отклика пироэлектрического тока в его начале, по которому определяют величину мощности импульсного излучения.

Заказ 8751/45

Тираж 713 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113 03 5 „Москва / Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Дроздова

РедактоР Л. Батаноза ТехРеД Н. абурка Корректор E. Папп