izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2020-6-17-21izmertech-1800Research ArticleОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯOPTICOPHYSICAL MEASUREMENTSМетод передачи единицы мощности высокоинтенсивного лазерного излученияMethod for transmitting a power unit high-intensity laser radiationКолпаковА. И.KolpakovA. I.

Москва

Aleksandr I. Kolpakov

Moscow

1978fox@mail.ruРайцинА. М.RaitsinA. M.

Москва

Arkady M. Raitsin

Moscow

arcadiyram@rambler.ruУлановскийМ. В.UlanovskiM. V.

Москва

Michael V. Ulanovski

Moscow

ulanovsky1946@mail.ruВсероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измеренийРоссияAll-Russian Research Institute of Optical and Physical MeasurementsRussian FederationМосковский технический университет связи и информатикиРоссияMoscow Technical University of Communications and InformaticsRussian Federation202010072023061721Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1800

Предложен метод передачи единицы средней мощности лазерного излучения средствам измерений мощности больших уровней (киловатты) с возможностью постоянного контроля процесса передачи. Разработан измерительный оптический делитель мощности лазерного излучения, конструктивно выполненный в виде клина и позволяющий по сравнительно небольшой мощности излучения, отражённого от просветлённой поверхности передней грани клина, определить мощность излучения пучка, поступающего на калибруемое средство измерений. Предложенный метод основан на применении разработанного делителя в эталонной установке и предусматривает реализацию трёх режимов работы установки: режим определения коэффициента эквивалентности; режим определения коэффициента деления оптического делителя; режим передачи единицы мощности средствам измерений и определение контрольного параметра оптического делителя. Контроль процесса передачи осуществляется измерением мощности излучения, отражённого от задней грани клина, и определением контрольного параметра. Приведены условия, при которых целесообразно применение предложенного режима определения коэффициента деления оптического делителя. Особенность рассматриваемого метода – возможность оперативного контроля коэффициента деления оптического делителя, позволяющего в реальном времени оценивать достоверность процесса калибровки средств измерений. Получена формула метрологической прослеживаемости результатов измерений мощности к ГЭТ 28-2016. Рассмотрены основные составляющие погрешности определения мощности излучения, поступающей на вход калибруемого средства измерений. Результаты экспериментальных исследований метода позволяют утверждать, что на длине волны 10,6 мкм суммарная погрешность измерения мощности, выраженная в виде среднего квадратического отклонения, не превышает 2,0 %. Метод можно использовать в соответствующих вторичных эталонах единицы мощности, получающих единицу от Государственного специального эталона средней мощности ГЭТ 28-2016.

A method is proposed for transferring a unit of laser radiation power to power measuring instruments of kilowatt levels with the possibility of constant monitoring of the transmission process. A measuring optical laser power divider has been developed, which is structurally made in the form of a wedge and allows one to determine the radiation power of the beam delivered to the calibrated measuring instrument using the relatively small radiation power reflected from the enlightened surface of the front edge of the wedge. The proposed method is based on the application of the developed divider in the reference installation and provides for the implementation of three modes of operation of the installation: the mode of determining the equivalence coefficient; the mode of determining the division ratio of the optical divider; transmission mode of a power unit to measuring instruments and determination of a control parameter of an optical divider. The control of the transmission process is carried out by measuring the radiation power reflected from the rear edge of the wedge, and determining the control parameter. The conditions are given under which it is advisable to use the proposed mode for determining the division coefficient of the optical divider. A feature of the method under consideration is the possibility of operational control of the division coefficient of the optical divider, which allows real-time assessment of the accuracy of the calibration process of measuring instruments. The formula of metrological traceability of the results of power measurements to GET 28-2016 is obtained. The main components of the error in determining the radiation power supplied to the input of a calibrated measuring instrument are considered. The results of experimental studies of the method suggest that at a wavelength of 10,6 μm, the total error of power measurement, expressed as the standard deviation, does not exceed 2,0 %. The method can be used in the corresponding secondary power unit standards that receive a unit from the State Special Standard for Average Power GET 28-2016.

метрологияметоды измерений параметров высокоинтенсивных лазеровкалибровка средств измеренийпередача единицы мощностивторичный эталонизмерительный оптический делитель мощностиmetrologymethods for measuring the parameters of high-intensity laserscalibration of measuring instrumentstransmission of a power unitsecondary standardmeasuring optical power dividerReferencesГолышев А. A. Стандартизация лазерно-кислородной резки по критерию шероховатости поверхности // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2016. № 1(70). С. 16–21. DOI:10.17212/1994-6309-2016-1-16-21Golyshev A. A., Obrabotka metallov / Metal working and material science, 2016, № 1 (70), рр. 16–21, DOI:10.17212/1994-6309-2016-1-16-21 (in Russian).Иванов В. С., Золотаревский Ю. М., Котюк А. Ф. и др. Основы оптической радиометрии / Под ред. проф. А. Ф. Котюка. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 542 с.Ivanov V. S., Zolotarevskii Yu. M., Kotyuk A. F., e. a., Osnovy opticheskoi radiometrii, Moscow, Fizmatlit Publ., 2003, 542 p. (in Russian).Длугунович В. А., Исаевич А. В., Круплевич Е. А., Насенник Л. Н. Влияние характеристик излучения лазеров на точность калибровки средств измерений // Приборы и методы измерений. 2015. № 1 (10). С. 31–38.Dlugunovich V. A., Isaevich A. V., Kruplevich E. A., Nasennik L. N., Devices and Methods of Measurements, 2015, no. 1 (10), pp. 31–38 (in Russian).Длугунович В. А., Исаевич А. В., Круплевич Е. А. Комплекс для калибровки средств измерениймощности и энергии лазерного излучения // Метрология и приборостроение. 2014. № 4. С. 20–23.Dlugunovich V. A., Isaevich A. V., Kruplevich E. A., Metrologiya i priborostroenie, 2014, no. 4, pp. 20–23 (in Russian).Kruplevich E., Nasennik L., Chernikov V., Conference: SPIE Proceedings, 2006, vol. 6251, pp. 62510 N-1-6, DOI:10.1117/12.677693Kruplevich E., Nasennik L., Chernikov V., Conference: SPIE Proceedings, 2006, vol. 6251, pp. 62510 N-1-6, DOI:10.1117/12.677693Тимофеев Е. И. Метрологическое обеспечение в области энергетической лазерометрии // Украинский метрологический журнал. 2007. № 1. С. 29–33.Timofeev E. I., Ukrainskii metrologicheskii zhurnal, 2007, no. 1, pp. 29–33.Тимофеев Е. И. Разработка и исследование средств измерений энергетических характеристик лазерного излучения // Украинский метрологический журнал. 2012. № 3. С. 35–39.Timofeev E. I., Ukrainskii metrologicheskii zhurnal, 2012, no. 3, pp 35–39.Пат. № SU 1408245 А1 / А. А. Либерман, А. П. Кнюпфер // Изобретения. 1988. № 25.Liberman A. A., Knyupfer A. P., Patent no. SU 1408245 A1, Byull. Izobret., no. 25 (1988).Тимофеев Е. И. Новая структура государственного первичного эталона единиц средней мощности и энергии лазерного излучения // Материалы IX Международной научно-технической конференции «Метрология и измерительная техника» (Метрология 2014), Харьков 2014. С. 272–278.Timofeev E. I., Proceedings of the IX International Scientifi c and Technical Conference “Metrologiya i izmeritel’naya tekhnika” (Metrologiya 2014), Khar’kov, 2014, pp. 272–278.Пат. № 2687303 С1 РФ / А. М. Райцин, М. В. Улановский // Изобретения. Полезные модели. 2019. № 14.Raitsin A. M., Ulanovskii M. V., Patent RF no. 2687303 S1, Byull. Izobret., no. 14 (2019).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.