Fast measurements of laser power meters by thermal sensors using algorithms for extrapolating signals

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

For metrological support of the unit of average power of laser radiation, standard and working measuring instruments based on thermal sensors (calorimeters) are often used. Such instruments allow to reproduce the unit with high accuracy in a wide spectral range, as well as to carry out routine measurements of the laser power. But exist problem of application for measurements is thermal sensors is high inertia of thermal processes, which greatly increases the total time of measurements and is critical in many of applications, such as measuring the parameters of high-intensity radiation. In the paper, using the example of the thermal sensor PMT-25-50, the factors influencing the speed of sensors are considered. A method for reducing the thermal sensor time constant by optimizing the design of the thermolelemetn. However, it is not always advisable to increase the response time by optimizing the thermal sensor design. Mathematical methods for processing the thermal sensor signal are proposed to obtain a fast asymptotic estimate of the measured power. The proposed methods were tested on the PMT-25-50 and PMT-45-10K thermal sensors, which are an integral part of the laser power measurement device (developed by the All-Russian Research Institute of Optical and Physical Measurements). The paper presents the results of the study of the metrological characteristics of the PMT-25-50 sensor and its time characteristics before and after the application of the above-mentioned signal processing methods. The use of the proposed signal processing methods made it possible to reduce the time of measurements by 3-4 times. The proposed solutions are relevant in the metrology of highintensity laser radiation, which is used to control the radiation parameters of industrial lasers and laser medical equipment.

About the authors

S. B. Bychkov

All-Russian Research Institute of Optical and Physical Measurements

Email: bychkov@vniiofi.ru

K. V. Zayats

All-Russian Research Institute of Optical and Physical Measurements

Email: zaiats@vniiofi.ru
SPIN-code: 9421-7736

S. V. Tihomirov

All-Russian Research Institute of Optical and Physical Measurements

Email: tsv@vniiofi.ru

References

  1. Иванов В. С., Золотаревский Ю. М., Котюк А. Ф. и др. Основы оптической радиометрии. Физматлит, Москва (2003).
  2. Бормашов В. С., Бычков С. Б., Заяц К. В., Колпаков А. И., Королев И. С., Крутиков В. Н., Микрюков А. С., Тарелкин С. А., Улановский М. В., Москалюк С. А. Метрологическое обеспечение высокоинтенсивного непрерывного лазерного излучения. Измерительная техника, (12), 18–25 (2023). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-12-18-25 ; https://elibrary.ru/mrmzvv
  3. Tikhomirov S. V., Glazov A. I., Kozatchenco M. L., Kravtsov V. E., Svetlichny A. B., Vayshenker I., Scott T. R., Franzen D. L. Comparison of reference standards for measurements of optical-fibre power. Metrologia, (37), 347 (2000). https://doi.org/10.1088/0026-1394/37/4/14
  4. Гвоздев А. Н., Козаченко М. Л. Аппаратура и методики измерений оптических характеристик материалов и покрытий под воздействием интенсивного лазерного излучения. Измерительная техника, (12), 19–24 (2006). https://www.elibrary.ru/muzjgh
  5. Bhandavat R., Feldman A., Cromer C., Lehman J., Singh G. Very high laser-damage threshold of polymer-derived Si(B)CNCarbon nanotube composite coatings. ACS Applied Materials & Interfaces, 5(7), 2354-9 (2013). https://doi.org/10.1021/am302755x
  6. Глазов А. И., Зотов А. В., Козаченко М. Л., Светличный А. Б., Тихомиров С. В. Повышение точности воспроизведения единицы средней мощности оптического излучения в волоконно-оптических системах передачи путём совершенствования алгоритмов и автоматизации измерительных процессов. Измерительная техника, (7), 19–23 (2014). https://elibrary.ru/sjuzhz
  7. Бычков С. Б., Глазов А. И., Заяц К. В., Тихомиров С. В. Калориметрическое средство измерений средней мощности излучения волоконных лазеров. Фотон-Экспресс, (5), 8–13 (2024).
  8. Гольцман Б. М., Дашевский З. М., Кайданов В. И., Коломоец Н. В. Плёночные термоэлементы: физика и применение. Наука, Москва (1985).
  9. Dröscher S., Zahner M., Schwyter E., Helbling T., Hierold C. Reinventing thermal laser power measurements. Lasers in Manufacturing Conference 2015, IWLT, Munich, Germany, June 22–25, 2015. https://www.wlt.de/lim/Proceedings/Stick/PDF/Contribution333_final.pdf
  10. Шупенев А. Е., Коршунов И. С., Ильин А. С., Осипков А. С., Григорьянц А. Г. Радиационные термоэлементы на основе теллурида висмута, получаемые методом импульсного лазерного осаждения. Физика и техника полупроводников, 53(6), 756–760 (2019). http://dx.doi.org/10.21883/FTP.2019.06.47722.31 ; https://elibrary.ru/kvgptb

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».