专利名称：一种激光多参数测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型激光测量装置，特别是涉及一种将多个仪器综合集成的激光参数测量装置，属于激光测量技术领域。
背景技术：
为了满足不同的需要，针对一个激光光源输出的光束需要进行多方面的测量，t匕如光谱宽度、光斑尺寸、光斑调制度、瑞利距离、束腰位置、发散角、指向性、光束质量因子、单脉冲能量、能量稳定性、平均功率、功率稳定性、重复频率、脉冲宽度、脉冲稳定性、输出信噪比、偏振方向、偏振度等。而现有的激光参数测试仪器，只能针对单个或密切关联的几个激光参数进行测试，不能够跨越时域、频域、能量等多各方面，同时、全面的测量多个参数。这使得在进行激光光源输出光束特性的测试过程中，需要众多的仪器逐一测量，费时费力，而且不能够很好的把握激光器的工作状态。比如在针对重复频率低至数十分钟一个脉冲的激光器进行测量时，进行能量计测量脉冲能量方面的参数，光电二极管结合示波器测量激光输出时域方面的参数，光束质量分析仪测量激光M2因子等多个步骤的测试，不仅费时费力，前后测量的激光参数对应不同的时间状态，也使得测量结果不能很好的反映激光器的实时特性。比如申请号为200610167350. 2的激光参数测量装置，采用漫反射成像光靶来反射被测激光源，然后通过图像采集卡处理后显示。这种装置仅局限于脉宽、频率、图像等可被图像采集卡获取的相关参数，并不能全面的反映被测激光束的多方面状态。
发明内容
本发明目的在于解决上述已有技术中出现的问题，提供一种能够同时采集待测激光束频域、时域、光斑参数，并计算所需参数的装置。该装置能够测量频域上的中心波长、光谱宽度、光谱分布；时域上的重复频率、脉冲宽度、脉冲稳定性；空间上的光斑尺寸、光斑调制度、发散角、指向性、光束质量因子；能量/功率上的单脉冲能量、能量稳定性、平均功率、功率稳定性、输出信噪比；偏振状态上的偏振方向、偏振度；以及束腰位置、M2因子等综合参数的激光多参数实时测量装置。该装置能够同时针对频域、时域、能量/功率、偏振状态以及由此瞬时计算的综合参数进行测量，实现对激光光源输出特性的全面、高效、实时测量和监控，为激光器的调试和研究提供了更快速、更便捷的测量。本发明提供一种激光参数测量系统，包括滑动支杆1，前大反射镜2，后大反射镜3，大透镜4，折叠反射镜5，前固定反射镜6，后固定反射镜9，前楔板10，后楔板11，小透镜13，远场(XD14，远场电动平移台15，近场(XD16，近场电动平移台17，接口电路板18，电源模块19,箱体20,如图I所示。还可以包括能量计7,旋转电磁铁8,偏振测试单元12,光电探头21，光谱仪采集头22 ；在所述的技术方案中,所述的滑动支杆I用来固定前大反射镜2和后大反射镜3 ；在所述的技术方案中，所述的前大反射镜2和后大反射镜3在所述的滑动支杆I上可以滑动，实现对不同高度位置光束的测量；在所述的技术方案中，所述的大透镜4，用来汇聚待测激光光束；在所述的技术方案中，所述的折叠反射镜5，用来折转光束；在所述的技术方案中，所述的前固定反射镜6和后固定反射镜9用来折转光束；在所述的技术方案中，所述的能量计7用来采集计算能量值；在所述的技术方案中，所述的旋转电磁铁8用来控制衰减片的进入和移出，控制待测光束的透过能量；在所述的技术方案中，所述的前楔板10和后楔板11用来将待测激光分束，并折转 到CCD中；在所述的技术方案中，所述的偏振测试单元12用来测量激光束的偏振方向和偏振度，由CXD、衰减片、PBS晶体构成；在所述的技术方案中，所述的小透镜13用来与所述的大透镜4构成像传递结构，并同时实现缩束，测量激光截面光斑；在所述的技术方案中，所述的远场(XD14用来采集远场汇聚光斑情况，并用来计算相关激光参数；在所述的技术方案中，所述的远场电动平移台15用来控制移动所述的远场(XD14，计算相关激光参数；在所述的技术方案中，所述的近场(XD16用来采集近场光斑情况，并用来计算相关激光参数；在所述的技术方案中，所述的近场电动平移台17用来控制移动所述的近场(XD16，计算相关激光参数；在所述的技术方案中，所述的接口电路板18用来转换放大触发信号，并操纵旋转电磁铁8 ；在所述的技术方案中，所述的电源�？�19用来为接口电路板18供电；在所述的技术方案中，所述的箱体20构成激光多参数测量装置外壳，为各个部件提供支撑和保护；在所述的技术方案中，所述的光电探头21固定在箱体底板上适当位置，用来采集光脉冲的时间波形；在所述的技术方案中，所述的光谱仪采集头22固定在箱体底板上适当位置，用来采集光脉冲的频域波形。本发明与已有技术相比具有如下的优点I.本发明的装置能够针对激光光源同时进行频域、时域、空间、能量/功率、偏振状态的测量，这种跨越多个方面的全面型测量仪器与现有仪器针对频域、时域、空间等某一方面的几个参数进行测试存在本质不同，本发明的装置能够实现对激光光源输出特性的全面、高效、实时测量和监控。2.本发明的装置能够在实现对激光光源输出多个参数实时测量后，实时计算M2因子等复杂的激光光束参数，并进行统计处理，得到这些复杂参数之间，或者复杂参数与其他任意参数之间的关系曲线，从而更好的检测激光光源输出特性，而现有的仪器装置不能够实现这样的功能。
图I是激光多参数测量装置的内部结构图。图2是激光多参数测量装置与电脑的接口连接示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例将对本发明进一步详细说明。实施例I
如图I所示，为本发明激光多参数实时测量系统实施例的结构示意图，包括滑动支杆1，前大反射镜1，后大反射镜2，大透镜3，大透镜4，折叠反射镜5，前固定反射镜6，能量计7，旋转电磁铁8，后固定反射镜9，前楔板10，后楔板11，偏振测试单元12，小透镜13，远场(XD14，远场电动平移台15，近场(XD16，近场电动平移台17，接口电路板18，电源模块19，箱体20，光电探头21和光谱仪采集头22。系统内部结构如图I所示。测量时，调整仪器入射光束的方向和角度，使得待测量激光束经过大透镜3汇聚后经过折叠反射镜5、前固定反射镜6反射后，除小部分透射进入能量计7，大部分经过后固定反射镜9反射以及前楔板10，后楔板11分光，分别进入远场(XD14、近场(XD16中。调节远场电动平移台15和近场电动平移台17，找到清晰的图像位置，然后采集各个C⑶的图像，并通过软件实现实时的计算，得到所需的各个参数。同时光电探头和光谱仪采集头22采集时域和频域的测量信息。该激光多参数测量装置可以实现对中心波长、光谱宽度、光谱分布、光谱稳定性等频域相关参数的测量；实现对重复频率、脉冲宽度、脉冲稳定性、脉冲波形等时域相关参数的测量；实现对光斑尺寸、光斑调制度、发散角、光束指向性等空间相关参数的测量；实现对单脉冲能量、能量稳定性、平均功率、功率稳定性、输出信噪比等能量/功率相关参数的测量；实现对偏振方向、偏振度等相关参数的测量；进行测量结果的汇总、计算、统计等处理，可以用来进行束腰位置、M2因子等相关参数的计算，可以用来进行测量结果、计算结果参数相关曲线的实时绘制。实施例2系统包括滑动支杆I,前大反射镜I,后大反射镜2，大透镜3，大透镜4，折叠反射镜5，前固定反射镜6，后固定反射镜9，前楔板10，后楔板11，小透镜13，远场(XD14，远场电动平移台15，近场(XD16，近场电动平移台17，接口电路板18，电源�？�19，箱体20。测量时，调整仪器入射光束的方向和角度，使得待测量激光束经过大透镜3汇聚后经过折叠反射镜5、前固定反射镜6反射后，大部分经过后固定反射镜9反射以及前楔板10，后楔板11分光，分别进入远场(XD14、近场(XD16中。调节远场电动平移台15和近场电动平移台17，找到清晰的图像位置，然后采集各个CCD的图像，并通过软件实现实时的计算，得到所需的各个参数。该激光多参数测量装置可以实现对光斑尺寸、光斑调制度、发散角、光束指向性等空间相关参数的测量；汇总、计算、统计处理得到束腰位置、M2因子等相关参数，可以用来进行测量结果、计算结果参数相关曲线的实时绘制。
权利要求
1.一种激光参数测量装置，包括滑动支杆，前大反射镜，后大反射镜，大透镜，折叠反射镜，前固定反射镜，后固定反射镜，前楔板，后楔板，小透镜，远场CCD，远场电动平移台，近场CCD,近场电动平移台，接口电路板，电源模块，箱体。还可以包括能量计，旋转电磁铁，偏振测试单元，光电探头，光谱仪采集头。
2.按照权利要求I所述的激光参数测量装置，其特征在于，所述的滑动支杆用来固定前大反射镜和后大反射镜；所述的前大反射镜和后大反射镜在所述的滑动支杆上可以滑动，实现对不同高度位置光束的测量；所述的大透镜，用来汇聚待测激光光束；所述的折叠反射镜，用来折转光束；所述的前固定反射镜和后固定反射镜用来折转光束；所述的能量计用来采集计算能量值；所述的旋转电磁铁用来控制衰减片的进入和移出，控制待测光束的透过能量；所述的前楔板和后楔板用来将待测激光分束，并折转到CCD中；所述的偏振测试单元用来测量激光束的偏振方向和偏振度，由CCD、衰减片、PBS晶体构成；所述的小透镜用来与所述的大透镜构成像传递结构，并同时实现缩束，测量激光截面光斑；所述的远场CCD用来采集远场汇聚光斑情况，并用来计算相关激光参数；所述的远场电动平移台用来控制移动所述的远场CCD，计算相关激光参数；所述的近场CCD用来采集近场光斑情况，并用来计算相关激光参数；所述的近场电动平移台用来控制移动所述的近场CCD，计算相关激光参数；所述的接口电路板用来转换放大触发信号，并操纵旋转电磁铁；所述的电源�？橛美次涌诘缏钒骞┑纾凰龅南涮骞钩杉す舛嗖问饬孔爸猛饪牵鞲霾考峁┲С藕捅；ぃ凰龅墓獾缣酵饭潭ㄔ谙涮宓装迳鲜实蔽恢茫美床杉饴龀宓氖奔洳ㄐ危凰龅墓馄滓遣杉饭潭ㄔ谙涮宓装迳鲜实蔽恢茫美床杉饴龀宓钠涤虿ㄐ�。
3.按照权利要求I所述的激光参数测量装置，其特征在于，所述的偏振测试单元用来测量激光束的偏振方向和偏振度，由CCD、衰减片、PBS晶体构成；注入的信号光首先由PBS分成s光和P光两束，然后通过反射镜将这两束光汇聚到CXD的靶面上，通过测量两个光斑图像的灰度值总和的比来确定两束光的能量或功率比，来实现对偏振状态和偏振角度的测量；缩束的衰减片插入在较强的一路上，来降低两束光强比例，提高测量精度。
4.按照权利要求3所述的激光参数测量装置，其特征在于，所述的CCD可以由二象限探测器或者四象限探测器代替，通过两个部分测得能量或者功率比值来确定偏振度；或者通过两个校准好的光电二极管结合差分比较电路，通过采集到的电压比值来确定偏振度。
5.按照权利要求I所述的激光参数测量装置，其特征在于，所述的近场CCD用来采集近场光斑情况，并用来计算相关激光参数；所述的近场电动平移台用来控制移动所述的近场CCD，计算相关激光参数。
6.按照权利要求I所述的激光参数测量装置，其特征在于，所述的大透镜和小透镜构成了具有像传递功能的激光束直径改变结构，能够在实现激光束直径I至20倍扩大或者缩小的同时，将在大透镜前焦点处物面上的光斑成像到CCD探测面上，并通过像传递结构消除衍射条纹。
7.按照权利要求I所述的激光参数测量装置，其特征在于，所述的滑动支杆，前大反射镜，后大反射镜，可以通过电动或者手动调节俯仰和倾斜角度，实现对入射光束±5度倾角范围光束的适应；所述的折叠反射镜，前固定反射镜，后固定反射镜，前楔板，后楔板构成了紧凑的折叠结构，在保证像传递结构的基础上，同时实现了光束传递和多束分光，为多参数测量系统提供2至10个子光束。
全文摘要
本发明涉及一种激光参数测量装置，属于激光测量技术领域。该装置是由计算机、电源�？�、控制信号接收模块、前光学透镜、近场光学透镜、科学CCD、近场电动平移台、远场电动平移台、光电探头、光学楔板组、反射镜组、衰减片、能量计构成的一个激光测量装置。该装置通过外接相关测量仪器可以实现对单脉冲激光的能量、能量稳定性、波长、光谱分布、脉冲宽度、脉冲波形、近场光斑，软化因子、近场调制度、M2因子、发散角、指向性、输出信噪比、偏振方向、偏振度、束腰位置、像传递面位置、瑞利距离的测量和计算。该测量装置能够有效提高测量效率，计算被测量光束相关参数，具有很好的实用意义。
文档编号G01J11/00GK102735349SQ20111008774
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者余锦, 刘洋, 张雪, 樊仲维, 赵天卓 申请人:中国科学院光电研究院, 北京国科世纪激光技术有限公司
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