[發明專利]基于光電探測器和CCD相機的光纖激光光束質量測量方法

有效

• 申請號: 201610215402.2
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105784334B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 支冬;陶汝茂;馬閻星;司磊;吳武明;王小林;陳子倫;周樸;許曉軍;陳金寶;劉澤金
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 湖南省國防科技工業局專利中心 43102
• 代理人: 馮青

本發明涉及一種基于光電探測器和CCD相機的光纖激光光束質量測量方法。首先將被測光束的光軸調水平，在光路中放入分光鏡，將被測光束分成兩部分，分別用于測量光束的近場與遠場。通過對被測光束近場、遠場的測量及相關數據分析，即可計算得出光束近場寬度和遠場寬度，進而計算得出相應方向上的光束質量M_x²和M_y²。從理論上推導出了基于光束的近場和遠場光強分布的M²因子表達式，解決了M²因子測量儀難以評價大尺寸光纖激光光束質量的缺陷?；诠怆娞綔y器和CCD相機的光纖激光光束質量測量方法適用于含有少量高階模式的光纖激光光束質量測量以及適用于部分截斷的光纖激光光束質量測量。

技術領域

本發明涉及一種光纖激光光束質量的測量方法，尤其是一種基于光電探測器和CCD相機測量光纖激光光束質量的方法。

背景技術

光束質量是激光實際應用中十分重要的指標，通常認為它是從質的方面來評價激光光束特性的。目前對激光光束質量進行評價的方法很多，如M²因子、β因子、斯特列爾比等[馮國英，周壽桓，“激光光束質量綜合評價的探討”，中國激光，36，1643-1653（2009）]。在20世紀90年代，A. E. Siegman提出用M²因子來評價光束質量。M²因子定義為實際光束的束腰寬度與其遠場發散角的乘積同理想光束的相應乘積之比，也是目前科研人員和高功率光纖激光器生產廠商對于光纖激光光束質量所采用的最為廣泛的評價方法[A. E. Siegman,“New development in laser resonator”, Proc. of SPIE, 1990, 2:1 224]。M²因子數值大于等于1，當M²因子越接近1，研究人員認為輸出光束的光場分布越接近高斯基模光束，光束質量越好。

對激光光束M²因子進行測量的方法通常包括以下三類：三點法、兩點法和雙曲線擬合法。三點法與兩點法測量較為方便，但是精度不高；雙曲線擬合法由于是通過測量多點（通常遠場、近場應至少各測量5個有效點）進行雙曲線擬合，因而精度較高，但是實現方式復雜，通常需借助相關精密儀器。對光纖激光M²因子進行測量通常采用美國Ophir-Spiricon公司生產的M²因子測量儀，其采用的基本測量方法是雙曲線擬合法，精度較高[Pengfei Ma, Rumao Tao, Xiaolin Wang, et al, “Coherent polarization beamcombination of fourmode-locked fiber MOPAs in picosecond regime”, Opt.Express, 2014, 22(4): 4123-4130]。但是該M²因子測量儀因其CCD分辨率有限以及轉換透鏡焦距固定不變，導致其適用范圍嚴重受限，對于基模高斯光束的測量，其通常只可用于精確測量光束束腰寬度小于5mm的光束[“M²-200/200s-FWUsers Guide”, 2009,Ophir-Spiricon Inc. Document No: 11382]。因此，尋找一種可用于測量大尺寸光纖激光的光束質量的新方法，顯得尤為重要。

發明內容