[發明專利]一種在線實時測量激光晶體熱透鏡焦距的方法與裝置

有效

• 申請號: 201610072071.1
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105547656B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 樊心民;王春艷;李英德
• 申請（專利權）人: 濰坊學院
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 李江;張儉偉

本發明公開了一種在線實時測量激光晶體熱透鏡焦距的方法與裝置包括如下步驟：通過一激發光源發射一束激發激光，激光穿過被測激光晶體，在被測激光晶體中產生熱透鏡；通過一測試激光發射源一束測試激光，該測試激光穿過被測激光晶體；在被測激光晶體與測試光源之間設置具有中心孔的衍射屏，測試激光穿過衍射屏中心孔入射到激光晶體；測試激光經激光晶體反射后再返回到衍射屏上，獲得亮暗相間的衍射圖樣；根據衍射圖樣計算晶體熱透鏡焦距。本發明采用上述方法技術方案具有以下技術效果，能夠用于在線實時測量側面泵浦與端面泵浦激光器中激光晶體熱透鏡焦距，這將為控制晶體熱效應以及激光器研制提供科學依據。

技術領域

本發明涉及一種固態激光器中激光晶體的熱透鏡效應在線實時測量的方法與裝置。

背景技術

通常情況下，如圖1所示（以側面泵浦為例），固體激光器在運轉過程中，晶體吸收的泵浦光能量除小部分轉化為激光輸出外，大部分將轉化成熱并沉積在晶體內，使晶體溫度明顯升高而形成溫度梯度。

如圖2所示，溫度梯度的產生將改變晶體的折射率分布，使其變成類透鏡介質，此時光束再通過晶體時就會發生聚焦，這種現象被稱為晶體的熱透鏡效應。晶體熱效應的存在將嚴重影響激光器的整體輸出性能，如：諧振腔的穩定性、腔模尺寸、模式耦合效率、輸出光束質量等，因此，如何消除或減小晶體熱透鏡效應已經成為激光器研制領域亟待解決的重要課題之一。

測量激光晶體熱透鏡焦距是研究晶體熱效應最有效的一種方法。目前，針對不同結構的激光器已經發展了許多種測量晶體熱透鏡焦距的方法：

1）對于側面泵浦激光器報道比較多的是探測光測量法，該方法原理比較簡單，但是，由于探測光與振蕩激光波長不等，晶體熱效應對它們的波相差不同，且在實驗中很難精確確定探測光的焦點位置。另外，該方法不適用于端面泵浦固體激光器。

2）對于端面泵浦激光器，測量熱透鏡焦距的方法比較多。其中，橫模拍頻法和CCD照相法裝置比較復雜；非穩腔法裝置簡單，但它不能直接測量激光運轉時晶體的熱透鏡焦距；狹縫掃描法裝置也比較簡單，但理論相對復雜，需測量大量數據擬合獲得熱透鏡焦距。因此，激光晶體熱焦距測量仍是激光器研制領域一個重要研究課題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對以上問題，提供一種在線實時測量激光晶體熱透鏡焦距的方法，該方法能夠簡單、高效的在線實時測量側面泵浦與端面泵浦激光器中激光晶體的熱透鏡焦距。

本發明還提供了一種用于在線實時測量側面泵浦與端面泵浦激光器中激光晶體熱透鏡焦距的裝置，該裝置結構簡單、操作方便、應用范圍廣。

為了解決上述問題，本發明采用以下技術方案：一種在線實時測量激光晶體熱透鏡焦距的方法，包括如下步驟：

a、通過一激發光源發射一束激發激光，激光穿過被測激光晶體，在被測激光晶體中產生熱透鏡；

b、通過一測試激光發射源一束測試激光，該測試激光穿過被測激光晶體；

c、在被測激光晶體與測試光源之間設置具有中心孔的衍射屏，測試激光穿過衍射屏中心孔入射到激光晶體；

d、測試激光經激光晶體反射后再返回到衍射屏上，獲得亮暗相間的衍射圖樣；

e、根據衍射圖樣計算晶體熱透鏡焦距。

以下是本發明的進一步改進：

所述激發光源為泵浦激光器。

進一步改進：

測試激光發射源為He-Ne激光器。

進一步改進：

測試激光與激發激光入射方向相反。

進一步改進：