[發明專利]快速測量激光光束光強分布的簡易裝置

有效

• 申請號: 201110452954.2
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102519587A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 李玉清;王宏亮;馬杰;汪麗蓉;趙延霆;肖連團;賈鎖堂
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01J1/04
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及激光光束光強的測量技術，具體是一種快速測量激光光束光強分布的簡易裝置。

背景技術

自激光器誕生后，激光作為一種高亮度、方向性、單色性和相干性都很好的光源已被廣泛應用在科研、測量、加工、醫療、通信以及軍事等領域。在這些應用中，激光光束橫向的光強分布（即光強在與光束傳播方向垂直的橫截面上的分布）作為評價激光光束質量的一項重要的技術性能指標一直受到人們的重視。根據共焦諧振腔理論，激光器一般輸出的光束在與傳播方向垂直的橫截面上呈現為高斯型。然而，由于實際激光器中采用的諧振腔形式多種多樣，可獲得激光器輸出的激光束千差萬別。在激光發展歷史上，不同專業的人員根據各自不同的目的對高斯激光光束的光斑質量提出了不同的要求。為了滿足各方面的需求，必須知道激光光束在橫向截面上的光強分布曲線。

到目前為止，人們發展了許多技術來測量激光光束的光強分布，如小孔探針法，CCD法和刀口法。其中，小孔探針法由于實驗上很難做到孔與激光光束同心，因而在測光束光斑大小時精度難以保證，且測量光強時也不能很快地直接得到光強的分布曲線。CCD法雖然精度高，但只適合測低功率光束光斑的大小，有著明顯的局限性，且不能定量地反映光強的變化。目前，刀口法被廣泛用于測量高斯光束光強的分布。刀口法通常是將刀片固定在光學平移臺上，可沿與光束傳播方向垂直的方向切割光束，但需慢慢通過平移臺調節多次測量透過刀口邊緣的激光功率，因此不能快速地得到激光光束的光強分布曲線。基于上述理由，有必要發明一種可以快速、準確、靈活地測量激光光束橫截面光強分布的簡易裝置，以解決現有激光光束光強測量技術無法快速對激光光束橫向光強分布進行測量、測量不靈活、以及操作繁瑣的問題。

發明內容

本發明為了解決現有激光光束光強測量技術無法快速對激光光束橫向光強分布進行測量、測量不靈活、以及操作繁瑣的問題，提供了一種快速測量激光光束光強分布的簡易裝置。

本發明是采用如下技術方案實現的：快速測量激光光束光強分布的簡易裝置，包括電動式揚聲器、聚焦透鏡、光電探測器、BNC連接線、積分電路、以及數字示波器；所述電動式揚聲器包括支柱、永磁體、阻尼材料層、線圈、黑色遮光板、頂蓋、以及線圈連接線；永磁體的下端面固定于支柱上端面；阻尼材料層固定于永磁體的上端面；線圈套接于永磁體的中部；黑色遮光板垂直固定于線圈上端面；頂蓋固定于阻尼材料層上端面；線圈連接線連接于線圈兩端；光電探測器位于聚焦透鏡后側焦點上；光電探測器的輸出端通過BNC連接線與積分電路的輸入端連接；積分電路的輸出端與數字示波器的輸入端連接；黑色遮光板位于聚焦透鏡前側。

工作時，激光器輸出的激光光束經聚焦透鏡會聚成一很細的點光束，點光束完全被位于聚焦透鏡后側焦點上的光電探測器收集。光電探測器將所探測到的光信號轉換為電信號，電信號經BNC連接線接入積分電路進行積分處理，積分處理后的電信號連到數字示波器進行顯示。具體工作時，向電動式揚聲器的線圈通以合適方向的電流，由法拉第電磁感應定律可知，線圈將會上下快速振動。與此同時，黑色遮光板在線圈的帶動下向上快速切割激光光束。激光光束的光強隨黑色遮光板的移動會發生快速變化。該光強變化的激光光束經聚焦透鏡會聚后完全被光電探測器收集且轉換為電信號。光電探測器輸出的電信號為一條光束橫截面上不同位置處光強的快變曲線，而經積分電路處理后的電信號則為光強的分布曲線。由此，本發明所述的快速測量激光光束光強分布的簡易裝置即實現了針對激光光束橫截面光強分布進行快速、準確、靈活的測量。在上述過程中，頂蓋起到限制線圈向上運動的作用。阻尼材料層則可以減小線圈振動對測量過程的影響，并增加電動式揚聲器的使用效率和壽命。基于上述過程，與現有激光光束光強測量技術相比，本發明所述的快速測量激光光束光強分布的簡易裝置實現了快速對激光光束橫向光強分布進行測量，同時其測量更加靈活，操作更加簡單。

進一步地，還包括腔體；腔體上開有與聚焦透鏡前側位置正對的通孔；電動式揚聲器、聚焦透鏡、光電探測器、BNC連接線、積分電路、數字示波器均位于腔體內；黑色遮光板位于通孔與聚焦透鏡前側之間。工作時，激光器輸出的激光光束穿過腔體上的通孔到達聚焦透鏡進行會聚，最后被位于聚光透鏡焦點上的光電探測器收集探測。

本發明有效解決了現有激光光束光強測量技術無法快速對激光光束橫向光強分布進行測量、測量不靈活、以及操作繁瑣的問題，適用于對激光光束橫截面光強分布進行快速的測量。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。