[發明專利]同步測量高功率光纖激光器功率、光譜和光束質量的裝置

有效

• 申請號: 201610305698.7
• 申請日: 2016-05-10
• 公開（公告）號: CN107356407B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 韓志剛;孟令強;沈華;朱日宏;陳磊;何勇;尹路;李雪;湯亞洲;黃哲強;李登科;葛詩雨;石慧;張秋庭
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

技術領域

本發明涉及高功率激光器測量領域，具體涉及一種同步測量高功率光纖激光器功率、光譜和光束質量的裝置。

背景技術

激光自問世以來因其具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性的特性，已廣泛應用于科技、軍事、醫療、工業加工和通信等領域。近年來隨著激光技術的進步與發展，激光器的峰值輸出功率不斷取得突破，高功率激光器取得了迅速的發展，并且迅速的應用于工業和軍事等領域。在制造工業中，它可以作為高強度光源，用于切割、打孔、焊接等。在軍事領域可用于車載、艦載激光武器，也可作為激光武器的信標光源，并且在光電對抗、激光制導和激光誘導核聚變等領域也有廣泛應用。在眾多種類的高功率激光器中，光纖激光器以其光束質量好、體積小、轉換效率高和散熱效果好等優點發展尤為迅速，并且已經開始大規模應用于工業和軍事領域。

功率、光譜帶寬和光束質量因子是高功率激光器的核心參數。功率代表了激光器的亮度，光譜帶寬代表了激光器的單色性與相干性，光束質量因子則代表了激光器的準直性與方向性。任何高功率激光器出廠前都需對這些參數進行測量與分析。

高功率激光器功率的測量一般采用熱傳感器，而用于制作熱傳感器的材料卻有一定的激光損傷閾值，當光密度大于熱傳感器材料的激光損傷閾值時，熱傳感器就會被損傷，功率測量也會出現較大誤差。高功率激光器由于能量高，準直的光斑很容易將熱傳感器打壞，而光束質量因子的測量需要準直光，因此現有測量技術很難將二者同時測量。

高功率激光器光譜的測量一般采用光纖光譜儀，而光纖光譜儀由于采用光柵分光，光電探測器探測各譜線波段光強度，其所承受光功率一般在mw級。而在高功率激光器光譜測量過程中，如何保證強激光在衰減到光纖光譜儀所承受功率的同時，也能保證各波段光譜相對比例恒定是現有光譜測量中的一個難題?，F有光譜測量方式也有很多種，散射光測量、局部光斑取樣測量是兩種最常用的方式， 而這兩種方式都是從激光中取部分光斑進行測量，對于光斑上激光譜線均勻的激光所述方式可以較準確測量出激光光譜數據，而對于光纖激光器這類光斑上不同位置處光譜并不完全一樣的激光器，現有方法很難實現準確測量。

高功率激光器光束質量的測量一般采用光束質量分析儀，而光束質量分析儀由于采用光強CCD探測器，其所承受的光功率一般在mw級。而在高功率激光器光束質量測量過程中，如何保證強激光在衰減到光束質量分析儀所承受功率的同時，也能保證在激光傳輸橫截面上不同位置處光強大小的相對恒定是現有光束質量測量中的一個難題。

高功率光纖激光器由于采用了雙包層光纖，且包層光剝離器并不能完全剝離，因此其輸出的光既包括纖芯中的激光，又包括包層以及纖芯中殘留的一部分泵浦光，且二者并不在同一波段。在對其進行測量時，為了測量準確，不管是功率、光譜還是光束質量都需要保證測量光束與原始光束的一致性，而高功率激光器的測量又需要衰減、調節像差等，現有方法很難對其功率、光譜和光束質量實現同時準確的測量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種同步測量高功率光纖激光器功率、光譜和光束質量的裝置，適用功率為10W～10KW，可同時對功率、光譜和光束質量進行測量，提高了測量效率。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種同步測量高功率光纖激光器功率、光譜和光束質量的裝置，包括準直器、高反鏡組、平凹鏡、功率計靶面、功率計、第一楔板玻璃、第二楔板玻璃、第一多槽可插拔衰減器、第二多槽可插拔衰減器、凸透鏡、光纖探頭、光纖光譜儀和光束質量分析儀，共光軸依次設置準直器、高反鏡組、第一楔板玻璃、第一多槽可插拔衰減器、凸透鏡和光纖探頭，上述元件構成光譜測量光路，準直器設置在待測光纖激光器輸出端，光纖探頭與光纖光譜儀連接；平凹鏡和功率計靶面依次設置在高反鏡組的反射光路上，功率計靶面與功率計連接；第二楔板玻璃設置在第一楔板玻璃的反射光路，第二多槽可插拔衰減器和光束質量分析儀依次設置在第二楔板玻璃的反射光路上；上述元件設置在光學平臺上。