[發(fā)明專利]使用空間光調(diào)制器分解激光模式測量光束M2因子的裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610020060.9
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN106969846A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬駿;朱日宏;巴圖;劉海輪;潘少華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱顯國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光光束質(zhì)量檢測領(lǐng)域，具體涉及一種使用空間光調(diào)制器分解激光模式測量光束M²因子的裝置。

背景技術(shù)

一般的激光光束M²因子通過擬合光束傳輸雙曲線法進行檢驗，該方法在不同位置測量激光光束的光斑半徑，不能實時動態(tài)測量激光光束的M²因子。由于激光光束由不同模式組成，高階模的存在會降低激光光束的光束質(zhì)量，于是提出了分解激光光束模式來測量激光光束的M²因子。模式分解法即通過測量組成激光光束的不同模式的權(quán)重來計算激光光束的M²因子。模式分解法在原理上不需要測量不同位置的激光光斑半徑，能夠?qū)崟r得到激光光束的M²因子。

2009年，Thomas.Kasier提出了一種基于計算全息片（CGH）的激光光束模式分解方法。此模式分解法是將已經(jīng)制作完成的全息片放置在光路中，激光束透過全息片后再經(jīng)過傅里葉變換透鏡，在透鏡后焦面測量光斑能量分布，根據(jù)能量分布即可計算出激光光束中所含不同模式的權(quán)重。

2011年，OliverA.Schmidt提出模式分解法實時測量激光光束質(zhì)量，通過調(diào)節(jié)固體激光器的諧振腔，使激光出射光束模式發(fā)生改變，可以看到測得激光光束M²因子實時變化。此實驗裝置中計算全息片為預(yù)先制作完成的，實驗中無法對計算全息片進行調(diào)節(jié)，如果更換激光器，計算全息片需要重新制作，周期長、成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種使用空間光調(diào)制器分解激光模式測量光束M²因子的裝置，利用SLM的動態(tài)特性解決出射光強度波動范圍過大的問題，在滿足實現(xiàn)激光光束模式分解測量光束M²因子之外結(jié)構(gòu)更加簡單，可調(diào)節(jié)性大幅度提高，能得到較為準確的測試結(jié)果。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種使用空間光調(diào)制器分解激光模式測量光束M²因子的裝置，包括氣浮光學抗震平臺、激光器、衰減片、空間光調(diào)制器、分光棱鏡、透鏡、CCD和計算機；激光器、衰減片、空間光調(diào)制器、分光棱鏡、透鏡和CCD均設(shè)置在氣浮光學抗震平臺上；共光軸依次設(shè)置激光器、衰減片與分光棱鏡，上述器件所在光軸為第一光軸；共光軸依次設(shè)置空間光調(diào)制器、分光棱鏡、透鏡與CCD，上述器件所在光軸為第二光軸，第一光軸與第二光軸垂直；空間光調(diào)制器位于透鏡的前焦面，CCD位于透鏡的后焦面，空間光調(diào)制器和CCD分別與計算機連接；

計算機將全息圖送入空間光調(diào)制器，激光器發(fā)出激光，經(jīng)衰減片衰減后，射入分光棱鏡分光，分為反射光和透射光，其中反射光射入空間光調(diào)制器后，攜帶全息圖信息的反射光再反射回分光棱鏡，經(jīng)分光棱鏡入射至透鏡，經(jīng)透鏡進行傅里葉變換，之后被CCD接收；CCD將反射光和帶全息圖信息的折射光變?yōu)殡娦盘査腿胗嬎銠C，確定全息圖內(nèi)對不同激光模式所加載載頻的位置的灰度值，獲得不同模式所占的權(quán)重，得到激光光束的M²因子。

所述全息圖通過羅曼編碼法、博齊編碼法或李威漢編碼法繪制。

所述分光棱鏡的分光面與第一光軸夾角為45°，分光棱鏡分出的反射光入射至空間光調(diào)制器。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于： （1）可以實時測量激光光束M²因子。

（2）通過空間光調(diào)制器載入全息圖來實現(xiàn)對激光光束模式進行分解，比較方便、可實時調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的使用空間光調(diào)制器分解激光模式測量光束M²因子的裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例1中由李威漢編碼法繪制的全息圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

結(jié)合圖1，一種使用空間光調(diào)制器分解激光模式測量光束M²因子的裝置，包括氣浮光學抗震平臺1、激光器2、衰減片3、空間光調(diào)制器4、分光棱鏡5、透鏡6、CCD7和計算機8；激光器2、衰減片3、空間光調(diào)制器4、分光棱鏡5、透鏡6和CCD7均設(shè)置在氣浮光學抗震平臺1上；共光軸依次設(shè)置激光器2、衰減片3與分光棱鏡5，上述器件所在光軸為第一光軸；共光軸依次設(shè)置空間光調(diào)制器4、分光棱鏡5、透鏡6與CCD7，上述器件所在光軸為第二光軸，第一光軸與第二光軸垂直；空間光調(diào)制器4位于透鏡6的前焦面，CCD7位于透鏡6的后焦面，空間光調(diào)制器4和CCD7分別與計算機8連接。