[發明專利]一種高功率紫外激光器輸出光束特性測試方法

有效

• 申請號: 201210484372.7
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102944378A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 李斌成;劉衛靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

技術領域

本發明提出一種高功率紫外激光器輸出光束特性測試方法，利用紫外光學元件在紫外激光照射下，由于缺陷等的存在而產生熒光的特性，通過測量熒光強度分布及熒光強度與入射紫外光能量的關系計算得到紫外激光器輸出光束分布特性。

背景技術

在紫外光束特性測試系統中，對紫外光信號進行成像有兩種方法：一是用對紫外光響應的紫外成像器件直接成像；二是先將紫外光信號轉換成常規波段光信號，然后用常規波段的光成像器件對其成像。紫外光信號轉換成常規波段光信號主要通過熒光材料實現。熒光材料主要包括硫化鋅類熒光粉和綠色、紅色熒光粉等，有鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽及硅酸鹽四大體系，該類材料的合成工藝較復雜，成本高，材料穩定性差，亮度低。當將該兩種方法應用于高功率紫外激光器輸出光束特性測量中時，為了不損壞紫外成像器件及紫外光信號至常規波段光信號轉換器件，常使用光束取樣器件和衰減器對高功率紫外激光光束采樣和衰減。由于光學器件響應的非線性和成像像差而引入激光光束分布特性的測量誤差。另外，紫外光直接檢測設備成本高，響應度低，壽命短，而紫外光學元件例如石英、氟化鈣等，損傷閾值高，在紫外光照射下由于缺陷等的存在而產生熒光，可以利用該特性間接測量激光器輸出光束分布特性。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，設計一種高功率紫外激光器輸出光束特性測試方法。

本發明的技術解決方案：一種高功率紫外激光器輸出光束特性測試方法，其特征在于測試步驟如下：

步驟（1）、高功率紫外激光器輸出光束特性測試系統由紫外激光器、紫外光學元件、反射鏡、濾光片、光束診斷相機及計算機組成；將紫外激光直接照射到紫外光學元件上，紫外光學元件在紫外激光照射下產生熒光，波長記為λ₁,λ₂...λ_i，所選用的紫外光學元件不同，產生的熒光光譜不同，通過濾光片選擇照射到光束診斷相機上的熒光波長范圍，光束診斷相機采集熒光強度分布并傳輸到計算機上；

步驟（2）、熒光強度分布P(x,y)是單一波長熒光強度分布或者是某一波長范圍內熒光強度分布P_Δλ(x,y)，或者是全部熒光強度分布根據熒光強度分布及入射紫外光能量E與熒光強度P關系E＝f(P)計算得到紫外激光器輸出光束分布E(x,y)；

步驟（3）、入射紫外光能量與熒光強度關系E＝f(P)未知的情況下，測量入射紫外光能量與熒光強度關系，該測量系統包括紫外激光器、可調衰減器、分束鏡、兩個能量計、紫外光學元件、反射鏡、濾光片、光束診斷相機和計算機，通過可調衰減器改變入射激光能量，光束診斷相機測量不同入射激光能量時，紫外光學元件在紫外光照射下產生的熒光總強度其中P'(x,y)為光束診斷相機探測到的熒光強度分布，熒光總強度為光束診斷相機每個像素探測到強度之和，同時監測入射到紫外光學元件上的紫外光總能量E，繪制P-E曲線并擬合得到入射紫外光能量與熒光強度關系E＝f(P)；

步驟（4）、入射到紫外光學元件上的紫外光能量通過測量紫外光學元件前分束鏡反射光能量得到，需要確定分束鏡分光比，通過分束鏡將經過可調衰減器的紫外光分為兩束，分別照射到不同的能量計上，改變衰減器衰減倍數，計算機同時采集不同入射光強時分束鏡反射光能量E_R及透射光能量E_T，繪制E_R-E_T曲線并進行線性擬合得到分束鏡分光比A＝E_T/E_R，則入射到紫外光學元件上的紫外光能量通過測量分束鏡反射光能量得到，即E＝E_T＝A×E_R。

本發明所使用的紫外光學元件可以是石英、氟化鈣或氟化鎂。

所述步驟（1）中為了不損壞濾光片及光束診斷相機，透射紫外光不能直接照射到濾光片或光束診斷相機上，而是錯開一定角度直到透射光束不能照射到濾光片或光束診斷相機上為止。

所述步驟（1）中可以測量紫外光學元件后向熒光強度分布，也可以測量紫外光學元件前向熒光強度分布（圖中虛線），通過數據處理方法可以有效減小測量角度引起的誤差。

所述步驟（1）中所用紫外光學元件厚度會引起測量誤差，可以通過數據處理方法消除，也可以使用盡量薄（厚度2mm或者更薄）的紫外光學元件。

所述步驟（1）中所用光束診斷相機也可以用其它光束成像設備替代。

所述步驟（2）中光束診斷相機測量的熒光強度分布和入射紫外光能量與熒光強度關系中提到的熒光強度具有相同的波長范圍。