Повышение быстродействия измерений мощности лазерного излучения калориметрическими преобразователями: применение алгоритмов экстраполяции сигналов

Для метрологического обеспечения измерений средней мощности лазерного излучения широко используются эталонные и рабочие средства измерений на основе калориметрических преобразователей (калориметров) оптического излучения в электрический сигнал. Такие преобразователи позволяют с высокой точностью в широком спектральном диапазоне воспроизводить единицу мощности оптического излучения, а также проводить рутинные измерения этого параметра. Однако характерная для калориметров высокая инерционность переходных процессов сильно увеличивает общее время измерений и критична, например, при измерении параметров высокоинтенсивного излучения. На примере калориметрического преобразователя ПМТ-25-50 (разработка Всероссийского научно-исследовательского института оптико-физических измерений) рассмотрены факторы, влияющие на быстродействие калориметров. Описан способ уменьшения постоянной времени калориметра путём оптимизации конструкции термоэлемента, входящего в состав калориметра. Однако не всегда целесообразно повышать быстродействие за счёт оптимизации конструкции преобразователя. Для получения быстрой асимптотической оценки измеряемой мощности использованы математические методы обработки сигнала калориметра. Данные методы опробованы на калориметрических преобразователях мощности лазерного излучения ПМТ-25-50 и ПМТ-45-10К (разработка Всероссийского научно-исследовательского института оптикофизических измерений). Представлены результаты исследования метрологических характеристик преобразователя ПМТ-25-50 и его временны́ е характеристики до и после применения упомянутых методов обработки сигнала. Использование предложенных методов обработки сигнала позволило в 3–4 раза сократить время измерений. Полученные результаты актуальны в метрологии высокоинтенсивного лазерного излучения, например, для контроля параметров излучения промышленных лазеров и лазерного медицинского оборудования.

калориметр, термоэлемент, экстраполяция сигнала, быстродействие, мощность лазерного излучения