Этап 1. Калибровка контрольного фотоприемника

Для определения энергии лазерного излучения, воздействующего на мишень, необходимо выполнить калибровку контрольного фотоприемника 3. Для этого энергию импульса излучения измерим непосредственно с помощью преобразователя измерительного термоэлектрического лазерного излучения (калориметра 6), который устанавливается после фокусирующей линзы 5.

Изменяя энергию лазерного излучения с шагом не более  от максимальной величины, произвести регистрацию показаний калориметра 6 и фотоприемника 3 (максимального значения). По полученным данным построить калибровочную кривую и выполнить линейную интерполяцию [2]:

;

E – энергия лазерного излучения по показаниям калориметра 6;

U – максимальное значение сигнала фотоприемника 3;

A, B – константы.

Константы А и В получают методом наименьших квадратов,

                                                (2)

                                                  (3)

где n – количество точек в калибровочной кривой;

E – значение энергии лазерного импульса [Дж];

U – значение напряжения на осциллографе [В].

Калибровочная зависимость считается действительной при отсутствии изменений положения элементов 1, 2, 3, 7, 8 измерительной установки и отключения питания элементов 1, 3, 4, 6, 7, а также изменении температуры воздуха в помещении . После проведения калибровки калориметр 6 убирается из оптической схемы.

Погрешность калибровочной кривой описывает коэффициент детерминации R²,

                                                          (4)

где  – значение энергии, полученной из регрессионной зависимости [Дж];

 – среднее значение энергии [Дж];

 – экспериментальное значение энергии [Дж].

Этап 2. Определение порога повреждения

Поместите образец 6 в расчетную фокальную плоскости линзы 4 (см. рисунок 1). Для уменьшения количества измерений предлагается искать порог повреждения следующим способом: настроить лазер и подобрать светофильтр таким образом, чтобы энергия излучения соответствовала примерно половине максимальной доступной; в случае отсутствия повреждения перейти к среднему значению большей половины диапазона, а при наличии повреждения – к среднему значению меньшей половины и т.д. Осуществляйте воздействие в режиме однократных импульсов, проводя регистрацию показаний фотоприемника 3.

После каждого воздействия, не зависимо от того, привело ли оно к повреждению, переместите образец вдоль плоскости фокусировки излучения на расстояние не менее 3 расчетных диаметров пятна фокусировки излучения.

Размер пятна фокусировки рассчитайте с помощью формулы дифракционного предела Рэлея для случая неидеальной оптики:

                                (5)

где r – радиус пятна фокусировки [мкм];

λ – длина волны излучения [мкм];

F – фокусное расстояние линзы [мм];

D – диаметр апертуры пучка [мм].

В протоколе необходимо фиксировать марку или коэффициент пропускания используемого фильтра, параметры накачки лазера, максимальное значение сигнала контрольного фотодиода, наличие или отсутствие повреждения. Значения площади пятна фокусировки и длительности импульса указывает преподаватель.