[發(fā)明專利]校正高功率激光器M2測(cè)量系統(tǒng)熱形變的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810040754.8
• 申請(qǐng)日: 2018-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN108287058B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓志剛;季琨皓;沈華;朱日宏;孟令強(qiáng);孔慶慶;經(jīng)逸秋;李思宇;楊哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M11/02
• 分類號(hào): G01M11/02
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發(fā)明公開了一種校正高功率激光器M²測(cè)量系統(tǒng)熱形變的裝置及方法，沿光路依次設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)平晶、功率衰減平行平板、第一楔板反射鏡、第二楔板反射鏡、分光鏡、波前探測(cè)器和動(dòng)態(tài)干涉儀；第二楔板反射鏡設(shè)置于第一楔板反射鏡的反射光路上；分光鏡設(shè)置于第二楔板反射鏡的反射光路上；波前探測(cè)器設(shè)置于分光鏡的透射光路上，動(dòng)態(tài)干涉儀設(shè)置于分光鏡的反射光路上。裝置中標(biāo)準(zhǔn)平晶、功率衰減平行平板、第一楔板反射鏡、第二楔板反射鏡、分光鏡上均鍍有特定反射率的膜。本發(fā)明可以對(duì)高功率激光器M²測(cè)量系統(tǒng)中光學(xué)元件熱形變帶來的M²誤差進(jìn)行測(cè)量和去除，同時(shí)保證測(cè)量過程的高速，在高精度的測(cè)量中實(shí)現(xiàn)光束質(zhì)量M²的動(dòng)態(tài)測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高功率激光器測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及校正高功率激光器M²測(cè)量系統(tǒng)熱形變的裝置及方法。

背景技術(shù)

近年來激光技術(shù)不斷進(jìn)步，高功率激光器發(fā)展迅猛，并迅速應(yīng)用于工業(yè)和軍事等領(lǐng)域。在制造工業(yè)中，它可以作為高強(qiáng)度光源，用于切割、打孔、焊接等。在軍事領(lǐng)域可用于車載、艦載激光武器，也可作為激光武器的信標(biāo)光源，并且在光電對(duì)抗、激光制導(dǎo)和激光誘導(dǎo)核聚變等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。為衡量激光光束優(yōu)劣，要對(duì)激光光束質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，用以指導(dǎo)激光器生產(chǎn)和提供應(yīng)用參考。針對(duì)不同的激光應(yīng)用，歷史上科學(xué)家提出了各種各樣的評(píng)價(jià)參數(shù)，比如：光束質(zhì)量因子 M²，斯特列爾比，桶中功率，衍射極限因子β等。由于光束質(zhì)量M²因子同時(shí)涵蓋了激光的近場(chǎng)及遠(yuǎn)場(chǎng)特性，相較其它定義方式，其已廣泛被國際光學(xué)界所承認(rèn)，并由ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織予以推薦。

對(duì)激光光束質(zhì)量因子M²的測(cè)量，科學(xué)家們提出了各種各樣的方法。有需要一定測(cè)量時(shí)間的CCD多位置測(cè)量法、刀口法、液體透鏡法等，也有許多動(dòng)態(tài)的測(cè)量方法，比如波前分析法，模式分解法，法布里-珀羅腔法等。

但在高功率激光器光束質(zhì)量因子M²的測(cè)量過程中，測(cè)試光路中的光學(xué)元件會(huì)由于激光照射產(chǎn)生熱形變，進(jìn)而帶來波前畸變，這使得采用需要一定測(cè)量時(shí)間的方法的計(jì)算結(jié)果必然有一定的誤差，動(dòng)態(tài)測(cè)量的方法又不能充分表明高功率激光器本身的光束質(zhì)量。

因此，對(duì)于高功率激光器的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量應(yīng)更多考慮采用動(dòng)態(tài)測(cè)量的方法，同時(shí)，需要對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)量中光學(xué)元件熱形變對(duì)光束質(zhì)量因子M²的影響進(jìn)行測(cè)量計(jì)算并去除。波前分析法是一種基于波前探測(cè)器的動(dòng)態(tài)測(cè)量光束質(zhì)量的方法，由波前探測(cè)器復(fù)原待測(cè)激光復(fù)振幅，進(jìn)而獲取待測(cè)激光的波前和波前，光束質(zhì)量因子 M²利用角譜理論進(jìn)行計(jì)算，且計(jì)算過程嚴(yán)格按照ISO11146國際標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于光學(xué)元件受激光照射熱形變的影響，采用動(dòng)態(tài)干涉儀進(jìn)行測(cè)量，通過動(dòng)態(tài)干涉儀實(shí)時(shí)獲取測(cè)試光路中的波前畸變，再經(jīng)過分析計(jì)算，可以獲得測(cè)試光路中熱形變帶來的光束質(zhì)量因子M²測(cè)量誤差，以及校正后的光束質(zhì)量因子M²。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種校正高功率激光器M²測(cè)量系統(tǒng)熱形變的裝置及方法，可以得到光學(xué)元件熱形變帶來的激光光束質(zhì)量因子M²測(cè)量誤差，并對(duì)M²動(dòng)態(tài)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行校正，可對(duì)M²實(shí)時(shí)精確測(cè)量，提高M(jìn)²測(cè)量精度與速度。