專利名稱：激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種激光棒的熱透鏡效應，尤其是一種激光棒正熱透鏡 焦距的測量裝置和方法。
背景技術：
激光材料因吸收了泵浦輻射而發熱，而散熱又要求對其表面進行冷 卻，這兩者使激光材料內部產生不均勻的溫度分布。由于溫度和應力的 改變使折射率發生變化，導致激光束的畸變。對于激光棒，與溫度有關 的折射率變化量和半徑r是二次方關系，沿棒軸向傳播的光束將出現二
次方的空間相位變化，此擾動相當于球面透鏡效應，稱為熱透鏡效應， 其中正熱透鏡效應較為常見。熱透鏡效應不僅影響激光器的輸出能量和 光束發散角，當焦點落在激光棒內部時，將在工作物質內部產生激光損 傷。目前已有多種方法來修正和補償激光棒的熱透鏡效應。但為了有效 地實現熱透鏡效應的補償，首先必須獲得熱透鏡的焦距值。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術現狀，提供一種激光棒正熱透鏡焦 距的測量裝置和方法，它能夠準確、方便地測量較短的激光棒正熱透鏡 焦距值。
本發明的目的是通過如下技術方案實現的
一種激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，構成包括激光器、光束準直 和擴束系統、薄凸透鏡和觀測裝置，在所述的激光器的輸出光路上依次 設置所述的光束準直和擴束系統、薄凸透鏡和觀觀']裝置。
所述的觀測裝置可以是觀察屏，也可以是光束輪廓分析儀，所述的 光束輪廓分析儀具有光束直徑自動測量功能。
利用所述的激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置對激光棒正熱透鏡焦
距的測量方法，其特征在于包括下列步驟
① 開啟所述的激光器，所述的激光器發射的激光通過所述的光束準 直和擴束系統后平行入射到待測激光棒上，所述的平行入射光的直徑不 小子所述的待測激光棒的直徑，所述的平行入射光通過所述的待測激光 棒后形成所述的透射光路，所述的觀測裝置垂直于所述的透射光路；
② 所述的觀測裝置由所述的待測激光棒的后表面開始沿所述的光
路平行移動，當所述的觀測裝置上的光斑由減小變為增大時，記錄所述 的觀測裝置所在的位置，即焦點位置范圍；
③ 所述的觀測裝置繼續沿光路向后移動一定距離后靜止放置，所述
的透射光在所述的觀測裝置上形成初始光斑，測量所述的初始光斑的直 徑；
④ 將所述的薄凸透鏡在所述的待測激光棒和所述的觀測裝置之間 插入光路，并使所述的薄凸透鏡與光路垂直，所述的薄凸透鏡的焦距應 大于所述的觀測裝置到所述的焦點位置范圍的距離，所述的薄凸透鏡在 所述的焦點位置范圍內移動，所述的透射光在所述的觀測裝置上形成成 像光斑，測量所述的成像光斑的直徑，當所述的成像光斑的直徑等于所 述的初始光斑的直徑時，所述的薄凸透鏡所在的位置就是所述的待測激 光棒的正熱透鏡的焦點的位置，所述的正熱透鏡的焦點的位置與所述的 待測激光棒沿光路方向中心位置的距離即為所述的待測激光棒的正熱
透鏡的焦距值。
本發明的優點在于
1、 本發明所提供的激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，測量裝置簡便。
2、 本發明所提供的激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，測量過程方 便準確。
3、 本發明采用光束輪廓分析儀自動測量光束直徑，便于進行自動
化測量。
圖1為本發明實施例1的結構示意圖。 圖2為本發明實施例2的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，但不應以此限制本 發明的保護范圍。 實施例1:
圖1為本發明實施例1的結構示意圖。由圖可見，本發明激光棒正 熱透鏡焦距的測量裝置，包括波長為543nm的He-Ne激光器1，光束準 直和擴束望遠鏡2，擴束后的平行入射光的直徑不小于待測激光棒3的 直徑，觀測裝置4與光路垂直，由待測激光棒3的后表面開始沿光路向 后移動，當觀測裝置4上的光斑由減小變為增大時，記錄觀測裝置4所 在的焦點位置范圍，觀測裝置4繼續沿光路向后移動一定距離后靜止放 置，待測激光棒3的透射光在觀測裝置4上形成初始光斑，測量初始光 斑的直徑，將薄凸透鏡5插入光路，薄凸透鏡5與光路垂直，薄凸透鏡 5的焦距大于觀測裝置4到焦點位置范圍的距離，薄凸透鏡5在所述的
焦點位置范圍內移動，待測激光棒3的透射光在觀測裝置4上形成成像 光斑，測量成像光斑的直徑，當成像光斑的直徑等于初始光斑的直徑時， 薄凸透鏡5所在的位置就是正熱透鏡的焦點的位置，正熱透鏡的焦點的 位置與待測激光棒5沿光路方向中心位置的距離，即為待測激光棒5的 正熱透鏡的焦距值。所述的觀測裝置4為觀測屏。
實施例2:如圖2所示， 一種激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，它 的其他結構與實施例一相同，不同之處在于所述的觀測裝置4為光束輪 廓分析儀6自動測量光束直徑，便于進行自動化測量，并采用與實施例 一相同的方法來獲得正熱透4fe的焦距值。
以上實施例僅用于說明本發明的技術方案而非限制。盡管參照最佳 實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可 以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方 案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍中。
權利要求
1、一種激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，特征在于其構成包括激光器(1)、光束準直和擴束系統(2)、薄凸透鏡(5)和觀測裝置(4)，在所述的激光器(1)的輸出光路上依次設置所述的光束準直和擴束系統(2)、薄凸透鏡(5)和觀測裝置(4)。
2、 根據權利要求1所述的激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，其特 征在于所述的觀測裝置(4)是一觀測屏或光束輪廓分析儀。
3、 利用權利要求1所述的激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置對激光 棒正熱透鏡焦距的測量方法，其特征在于包括下列步驟① 開啟所述的激光器(1),所述的激光器(1)發射的激光通過所 述的光束準直和擴束系統(2)后平行入射到待測激光棒(3)上，所述 的平行入射光的直徑不小于所述的待測激光棒的直徑，所述的平行入射 光通過所述的待測激光棒后形成所述的透射光路，所述的觀測裝置(4). 垂直于所述的透射光路；② 所述的觀測裝置由所述的待測激光棒(3)的后表面開始沿所述 的透射光路平行移動，當所述的觀測裝置(4)上的光斑由減小變為增 大時，記錄所述的》見測裝置所在的位置，即焦點位置范圍；③ 所述的觀測裝置(4)繼續沿所述的透射光路向后移動一定距離 后靜止放置，所述的透射光在所述的觀測裝置上形成初始光斑，測量所 述的初始光斑的直徑；'④將所述的薄凸透鏡(5 )在所述的待測激光棒(3 )和所述的觀測 裝置(4)之間插入所述的透射光路，并使所述的薄凸透鏡(5)與所述的透射光路垂直，所述的薄凸透鏡的焦距應大于所述的觀測裝置(4)到所述的焦點位置范圍的距離，所述的薄凸透鏡在所述的焦點位置范圍 內移動，所述的透射光在所述的觀測裝置上形成成像光斑，測量所述的 成像光斑的直徑，當所述的成像光斑的直徑等于所述的初始光斑的直徑時，所述的薄凸透鏡所在的位置就是所述的待測激光棒(3)的正熱透 鏡的焦點的位置，所述的正熱透鏡的焦點的位置與所述的待測激光棒沿 所述的透射光路方向中心位置的距離即為所述的待測激光棒的正熱透. 鏡的焦距值。
全文摘要
一種激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置和方法，所述的激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，構成包括激光器、光束準直和擴束系統、薄凸透鏡和觀測裝置，在所述的激光器的輸出光路上依次設置所述的光束準直和擴束系統、薄凸透鏡和觀測裝置。本發明具有結構簡單，測量方便準確的特點。
文檔編號G01M11/02GK101358898SQ20081020062
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月27日 優先權日2008年9月27日
發明者飛 欒, 胡麗麗, 偉 陳, 力 陳 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所