激光器發(fā)散角及光斑形狀測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種激光器參數(shù)測量裝置，所述測量裝置中使用多個45°全反鏡在二維方向上展開光路，縮短測量裝置中光路兩端間的直線距離，使測量裝置更緊湊，測量數(shù)據(jù)更準確，并且通過使用多個45°全反鏡可以同時測量激光器的任意參數(shù)，具有實時性，同時可大量節(jié)約測試時間。
【專利說明】激光器發(fā)散角及光斑形狀測量裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于激光器【技術領域】，具體涉及一種激光系統(tǒng)的參數(shù)測量裝置，特別是激光器發(fā)散角及光斑形狀測量裝置，其特別適用于準分子激光器。
【背景技術】
[0002]在激光器的研發(fā)及使用過程中，都需要對激光器的各種參數(shù)(輸出能量、輸出能量穩(wěn)定性、中心波長、脈寬、線寬、發(fā)散角、光斑質量等)進行測量，從而確定激光器的工作狀態(tài)及性能。
[0003]傳統(tǒng)的測量方法一般都是一次只針對一個參數(shù)進行測量，不能同時測出激光器在某一時刻幾個參數(shù)的數(shù)值及相互關系。并且對于有些參數(shù)(如發(fā)散角)，其測量光路距離較長、較為復雜，增加了測量難度及測量誤差，同時也造成了時間的浪費。針對傳統(tǒng)的測量方法，本發(fā)明提出將所有的參數(shù)測量光路集成于一個裝置中，合理優(yōu)化各個參數(shù)測量的光路，使測量模塊更緊湊，測量數(shù)據(jù)更準確。利用該參數(shù)測量裝置，可以同時測量激光器的任意參數(shù)，并且所測數(shù)據(jù)具有較高的準確性、實時性，同時可大量節(jié)約測試時間。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]傳統(tǒng)的測量方法不能同時測出激光器在某一時刻幾個參數(shù)的數(shù)值及相互關系，并且對于有些參數(shù)(如發(fā)散角)，其測量光路距離較長、較為復雜，增加了測量難度及測量誤差，同時也造成了時間的浪費。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]為解決傳統(tǒng)測量方法存在的上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案中使用多個45°全反鏡在二維方向上展開光路，縮短測量裝置中光路兩端間的直線距離，使測量裝置更緊湊，測量數(shù)據(jù)更準確，并且通過使用多個45°全反鏡可以同時測量激光器的任意參數(shù)，具有實時性，同時可大量節(jié)約測試時間。
[0008]一種激光器發(fā)散角及光斑形狀測量裝置，包括:激光器1、第一衰減片2、聚焦透鏡
3、第二衰減片9和光束質量分析儀4，其特征在于，該裝置還包括6個45°全反鏡5，通過使用所述6個45°全反鏡5將光路在二維方向上展開，使得激光經(jīng)過聚焦透鏡3到達光束質量分析儀4的傳播距離為聚焦透鏡3的焦距長度。
[0009]同時，本發(fā)明還提出激光器參數(shù)測量裝置，包括:激光器1、聚焦透鏡3、光束質量分析儀4，其特征在于，該測量裝置還包括:第一分光鏡6、功率計7、4個45°全反鏡5、第二分光鏡10、第三分光鏡11、波長計12和光電探測器8，通過使用所述4個45°全反鏡5將光路在二維方向上展開，使得激光經(jīng)過聚焦透鏡3到達光束質量分析儀4的傳播距離為聚焦透鏡3的焦距長度。
[0010](三)有益效果
[0011]與傳統(tǒng)的測量技術相比，本發(fā)明提供的用于激光系統(tǒng)的參數(shù)測量裝置可以實時測量激光器的所有參數(shù)，節(jié)約測量時間，增加參數(shù)測量數(shù)據(jù)的準確性及可對比性，并且測量裝置結構緊湊，減少了有些參數(shù)測量的空間限制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為傳統(tǒng)激光器發(fā)散角及光斑形狀測量裝置光路圖。
[0013]圖2為本發(fā)明激光器發(fā)散角及光斑形狀測量裝置光路圖。
[0014]圖3為本發(fā)明激光器參數(shù)測量裝置光路圖。
[0015]圖4為本發(fā)明激光器參數(shù)測量裝置立體圖。
【具體實施方式】
[0016]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0017]傳統(tǒng)的激光器發(fā)散角及光斑形狀測量方法所使用的裝置及光路如圖1所示。所述傳統(tǒng)的激光器發(fā)散角及光斑形狀測量裝置包括:激光器1、第一衰減片2、聚焦透鏡3、第二衰減片9和光束質量分析儀4。其原理為激光器I輸出光經(jīng)過第一衰減片2后再經(jīng)過聚焦透鏡3聚焦后再經(jīng)過第二衰減片9進入在聚焦透鏡3的焦點處放置的光束質量分析儀4中。使用光束質量分析儀得到光的發(fā)散角及光斑形狀參數(shù)是本領域的公知技術，在此不做贅述。圖1中所示距離f即為聚焦透鏡3的焦距長度。在光路中放置衰減片是為了防止激光能量過高而損壞聚焦透鏡及光束質量分析儀。所述傳統(tǒng)的激光器發(fā)散角及光斑形狀測量方法要求聚焦透鏡的焦距大于50厘米，優(yōu)選焦距為I米的聚焦透鏡。這樣便造成圖1所示的光路過長，從而限制了其適用范圍。
[0018]為解決上述光路過長的技術問題，本發(fā)明對圖1所示的傳統(tǒng)測量光路進行改進，如圖2所示。除激光器1、第一衰減片2、聚焦透鏡3、第二衰減片9和光束質量分析儀4之夕卜，本發(fā)明提供的激光器發(fā)散角及光斑形狀測量裝置中還包括6個45°全反鏡5。第一個45°全反鏡設置在激光器I與第一衰減片2之間，優(yōu)選的，第一個45°全反鏡的鏡面與激光器I射出的光成45°角，并且經(jīng)過第一個45°全反鏡的反射光和入射光成直角，從第一個45°全反鏡反射出的光垂直射入第一衰減片2。透過第一衰減片2的光經(jīng)過聚焦透鏡3后射入第二個45°全反鏡，并依次在第二個45°全反鏡、第三個45°全反鏡、第四個45°全反鏡、第五個45°全反鏡、第六個45°全反鏡之間反射，從第六個45°全反鏡射出的光垂直射入第二個衰減片9，透過第二個衰減片9的光射入光束質量分析儀4。如圖2所示，將圖1中的光路在二維方向上展開，使得激光經(jīng)過聚焦透鏡3后到達光束質量分析儀4的傳播距離仍為聚焦透鏡3的焦距長度，優(yōu)選的為I米，從而使測量光路更為緊湊。
[0019]為了使得激光經(jīng)過聚焦透鏡3后到達光束質量分析儀4的傳播距離仍為聚焦透鏡3的焦距長度，后續(xù)5個45°全反鏡(即第二個45°全反鏡、第三個45°全反鏡、第四個45°全反鏡、第五個45°全反鏡、第六個45°全反鏡)相互之間的角度和位置關系可以有許多種設置方式，只要保證經(jīng)過上述5個45°全反鏡的光在聚焦透鏡3和光束質量分析儀4之間的傳播距離為聚焦透鏡3的焦距長度即可。圖2示出了所述多種設置方式中的一個實施例。參照圖2所述五個45°全反鏡的布置方式具體為:第二個45°全反鏡的鏡面與聚焦透鏡3的平面截面成45°角，透過所述聚焦透鏡3的光射向所述第二個45°全反鏡，并且經(jīng)過第二個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第三個45°全反鏡的鏡面與所述第二個45°全反鏡的鏡面平行相對，使得從所述第二個45°全反鏡反射出的光射入所述第三個45°全反鏡，并且經(jīng)過第三個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第四個45°全反鏡的鏡面與所述第三個45°全反鏡的鏡面成直角，使得從所述第三個45°全反鏡反射出的光射入所述第四個45°全反鏡，并且經(jīng)過第四個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第五個45°全反鏡的鏡面與所述第四個45°全反鏡的鏡面平行相對，使得從所述第四個45°全反鏡反射出的光射入所述第五個45°全反鏡，并且經(jīng)過第五個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第六個45°全反鏡的鏡面與所述第五個45°全反鏡的鏡面成直角，使得從所述第五個45°全反鏡反射出的光射入所述第六個45°全反鏡，并且經(jīng)過第六個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第六個45°全反鏡的鏡面與第二衰減片9的平面方向成45°角，使得從第六個45°全反鏡射出的光垂直射入第二衰減片9。
[0020]本發(fā)明的激光器參數(shù)測量裝置光路圖如圖3所示。除激光器1、聚焦透鏡3、光束質量分析儀4之外，所述激光器參數(shù)測量裝置還包括:第一分光鏡6、功率計7、4個45°全反鏡5、第二分光鏡10、第三分光鏡11、波長計12和光電探測器8。其原理為:激光器I的輸出光經(jīng)過第一分光鏡6后大部分透射并入射到功率計7的探頭上，從而可以得到激光的輸出能量及能量穩(wěn)定性兩個參數(shù)；第一分光鏡6將一小部分光反射直接進入聚焦透鏡3，因為反射光的能量很低所以透鏡前無需增加衰減片，反射光經(jīng)過聚焦透鏡3后沿圖3所示的光路傳播到第二分光鏡10上進行分光，透射過來的透射光則直接照射到光電探測器8上，光電探測器8的輸出信號可以輸出給示波器(示波器為本領域的公知技術，圖3未示出)從而獲得激光的脈寬參數(shù)，而第二分光鏡10上反射出來的光照射到第三分光鏡11上進行分光，從第三分光鏡11上反射出來的光直接通過光纖耦合進波長計12中，從波長計12中可以獲得激光的線寬及中心波長等參數(shù)，從第三分光鏡11上透射出來的光由于能量較低，直接可以照射到光束質量分析儀4的探頭上，無需增加衰減片，從光束質量分析儀4中可直接測量激光的發(fā)散角、光斑形狀、光束質量等參數(shù)。如圖3所示，也是將圖1中的光路在二維方向上展開，使得激光經(jīng)過聚焦透鏡3后到達光束質量分析儀4的傳播距離仍為聚焦透鏡3的焦距長度，優(yōu)選的為I米，從而使測量光路更為緊湊。
[0021 ] 為了使得激光經(jīng)過聚焦透鏡3后到達光束質量分析儀4的傳播距離仍為聚焦透鏡3的焦距長度，所述4個45°全反鏡相互之間的角度和位置關系可以有許多種設置方式，只要保證經(jīng)過上述4個45°全反鏡的光在聚焦透鏡3和光束質量分析儀4之間的傳播距離為聚焦透鏡3的焦距長度即可。圖3示出了所述多種設置方式中的一個實施例。參照圖3所示，激光器參數(shù)測量裝置中4個45°全反鏡的布置方式具體為:第一個45°全反鏡的鏡面與聚焦透鏡3的平面截面成45°角，透過所述聚焦透鏡3的光射向所述第一個45°全反鏡，并且經(jīng)過第一個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第二個45°全反鏡的鏡面與所述第一個45°全反鏡的鏡面平行相對，使得從所述第一個45°全反鏡反射出的光射入所述第二個45°全反鏡，并且經(jīng)過第二個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第三個45°全反鏡的鏡面與所述第二個45°全反鏡的鏡面成直角，使得從所述第二個45°全反鏡反射出的光射入所述第三個45°全反鏡，并且經(jīng)過第三個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第四個45°全反鏡的鏡面與所述第三個45°全反鏡的鏡面平行相對，使得從所述第三個45°全反鏡反射出的光射入所述第四個45°全反鏡，并且經(jīng)過第四個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第四個45°全反鏡的鏡面與第二分光鏡10的平面方向成直角，使得從第四個45°全反鏡射出的光射入第二分光鏡10，并且使得經(jīng)過第二分光鏡10和第三分光鏡11的入射光和反射光成直角。
[0022]綜上所述，利用圖3所示的激光器參數(shù)測量裝置，可以同時測量激光器的輸出能量、輸出能量穩(wěn)定性、發(fā)散角、光斑形狀、光束質量、脈寬、線寬、中心波長及中心波長穩(wěn)定性。由于所有參數(shù)均為同時測量，所以增加了所測數(shù)據(jù)的可對比性。
[0023]本發(fā)明的激光器參數(shù)測量裝置立體圖如圖4所示。所述激光器參數(shù)測量裝置是將圖3所不的三個分光鏡6、10、11、聚焦透鏡3、4片45°全反鏡5按光路順序集成于一個金屬盒子中，該金屬盒子的尺寸為:60厘米長、25厘米寬、10厘米高，結構比較緊湊。
[0024]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種激光器參數(shù)測量裝置，包括:激光器(I)、聚焦透鏡(3)、光束質量分析儀(4)，其特征在于，該測量裝置還包括:第一分光鏡(6)、功率計(7)、4個45°全反鏡(5)、第二分光鏡(10)、第三分光鏡(11)、波長計(12)和光電探測器(8)，通過使用所述4個45°全反鏡(5)將光路在二維方向上展開，使得激光經(jīng)過聚焦透鏡(3)到達光束質量分析儀(4)的傳播距離為聚焦透鏡(3)的焦距長度。
2.如權利要求1所述的測量裝置，其特征還在于， 激光器(I)的輸出光經(jīng)過第一分光鏡(6)后大部分透射并入射到功率計(7)的探頭上； 第一分光鏡(6)將一小部分光反射直接進入聚焦透鏡(3)，反射光經(jīng)過聚焦透鏡(3)后傳播到第二分光鏡(10)上進行分光，第二分光鏡(10)上反射的光直接照射到第三分光鏡(11)上進行分光，第三分光鏡(11)上反射的光直接通過光纖耦合到波長計(12)中，第三分光鏡(11)上透射的光直接照射到光束質量分析儀(4)的探頭上； 從所述第二分光鏡(10)上透射過來的透射光則直接照射到光電探測器(8)上，光電探測器⑶的輸出信號可以輸出給不波器。
3.如權利要求2所述的測量裝置，其特征還在于，通過功率計(7)得到激光的輸出能量及能量穩(wěn)定性參數(shù)；通過光束質量分析儀(4)得到激光的發(fā)散角、光斑形狀、光束質量參數(shù)；通過光電探測器(8)和示波器得到脈寬參數(shù)；通過波長計(12)得到激光的線寬及中心波長參數(shù)。
4.如權利要求1所述的測量裝置，其特征還在于，所述4個45°全反鏡(5)相互之間的角度和位置關系為:第一個45°全反鏡的鏡面與聚焦透鏡3的平面截面成45°角，透過所述聚焦透鏡(3)的光射向所述第一個45°全反鏡，并且經(jīng)過第一個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第二個45°全反鏡的鏡面與所述第一個45°全反鏡的鏡面平行相對，使得從所述第一個45°全反鏡反射出的光射入所述第二個45°全反鏡，并且經(jīng)過第二個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第三個45°全反鏡的鏡面與所述第二個45°全反鏡的鏡面成直角，使得從所述第二個45°全反鏡反射出的光射入所述第三個45°全反鏡，并且經(jīng)過第三個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第四個45°全反鏡的鏡面與所述第三個45°全反鏡的鏡面平行相對，使得從所述第三個45°全反鏡反射出的光射入所述第四個45°全反鏡，并且經(jīng)過第四個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第四個45°全反鏡的鏡面與第二分光鏡(10)的平面方向成直角，使得從第四個45°全反鏡射出的光射入第二分光鏡(10),并且使得經(jīng)過第二分光鏡(10)和第三分光鏡(11)的入射光和反射光成直角。
5.如權利要求1所述的測量裝置，其特征還在于，所述聚焦透鏡(3)的焦距長度為I米。
6.如權利要求1所述的測量裝置，其特征還在于，所述測量裝置按光路集成于金屬盒子中。
7.一種激光器發(fā)散角及光斑形狀測量裝置，包括:激光器(I)、第一衰減片(2)、聚焦透鏡(3)、第二衰減片(9)和光束質量分析儀(4)，其特征在于，該裝置還包括6個45°全反鏡(5)，通過使用所述6個45°全反鏡(5)將光路在二維方向上展開，使得激光經(jīng)過聚焦透鏡(3)到達光束質量分析儀(4)的傳播距離為聚焦透鏡(3)的焦距長度。
8.如權利要求7所述的激光器發(fā)散角及光斑形狀測量裝置，其特征還在于，所述6個45°全反鏡(5)中，第一個45°全反鏡設置在激光器(I)與第一衰減片(2)之間；透過第一衰減片(2)的光經(jīng)過聚焦透鏡(3)后射入第二個45°全反鏡，并依次在第二個45°全反鏡、第三個45°全反鏡、第四個45°全反鏡、第五個45°全反鏡、第六個45°全反鏡之間反射，從第六個45°全反鏡射出的光射入第二個衰減片(9)，透過第二個衰減片(9)的光射入光束質量分析儀(4)。
9.如權利要求8所述的激光器發(fā)散角及光斑形狀測量裝置，其特征還在于，所述6個45°全反鏡(5)中，第二個45°全反鏡、第三個45°全反鏡、第四個45°全反鏡、第五個45°全反鏡、第六個45°全反鏡相互之間的角度和位置關系為:第二個45°全反鏡的鏡面與聚焦透鏡(3)的平面截面成45°角，透過所述聚焦透鏡(3)的光射向所述第二個45°全反鏡，并且經(jīng)過第二個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第三個45°全反鏡的鏡面與所述第二個45°全反鏡的鏡面平行相對，使得從所述第二個45°全反鏡反射出的光射入所述第三個45°全反鏡，并且經(jīng)過第三個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第四個45°全反鏡的鏡面與所述第三個45°全反鏡的鏡面成直角，使得從所述第三個45°全反鏡反射出的光射入所述第四個45°全反鏡，并且經(jīng)過第四個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第五個45°全反鏡的鏡面與所述第四個45°全反鏡的鏡面平行相對，使得從所述第四個45°全反鏡反射出的光射入所述第五個45°全反鏡，并且經(jīng)過第五個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第六個45°全反鏡的鏡面與所述第五個45°全反鏡的鏡面成直角，使得從所述第五個45°全反鏡反射出的光射入所述第六個45°全反鏡，并且經(jīng)過第六個45°全反鏡的反射光與入射光成直角；第六個45°全反鏡的鏡面與第二衰減片(9)的平面方向成45°角，使得從第六個45°全反鏡射出的光射入第二衰減片(9)。
10.如權利要求7所述的激光器發(fā)散角及光斑形狀測量裝置，其特征還在于，所述聚焦透鏡(3)的焦距長度為I米。`
【文檔編號】G01M11/02GK103674488SQ201210336655
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月12日 優(yōu)先權日:2012年9月12日
【發(fā)明者】沙鵬飛, 宋興亮, 趙江山, 李慧, 彭卓君, 鮑洋, 周翊, 王宇 申請人:中國科學院光電研究院