[發(fā)明專利]測量光束發(fā)散角及激光質(zhì)量因子的測量裝置及其測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811470301.5
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109798847B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓建;肖東;葉慧琪;唐靚;翟洋;郝志博;徐韋佳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家天文臺南京天文光學(xué)技術(shù)研究所
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G01M11/02
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 栗仲平

測量光束發(fā)散角及激光質(zhì)量因子的測量裝置及其測試方法，在光路上設(shè)有透鏡與待測光纖，光路上的透鏡后方還依次設(shè)有衰減模塊、分光元件和感光元件；感光元件輸出的光斑圖像接計算機。衰減模塊采用衰減片。分光元件將待測光束分束成兩束或多束具有已知光程差的光束，分光元件為通過立體分光棱鏡與直角棱鏡膠合構(gòu)成的雙束分光元件，或是使用菱形棱鏡與直角棱鏡膠合構(gòu)成的雙束分光元件或是單個的橫向偏移分光鏡。本發(fā)明有效彌補了傳統(tǒng)光束測量裝置中需要移動光束而引起的光路復(fù)雜缺陷，提高了測試的精度，優(yōu)化了測試系統(tǒng)的設(shè)計，同時可針對脈沖激光進行測量。該結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的測試方法步驟可應(yīng)用在激光加工、探測及光纖質(zhì)量檢測等相關(guān)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量裝置，具體涉及一種測量光束發(fā)散角及激光質(zhì)量因子的測量裝置。主要應(yīng)用于關(guān)于激光、發(fā)散光或會聚光等自由傳播光源的性能測量，或者基于光纖焦比退化的測量。主要通過測量光束不同位置處的光斑直徑或半徑，計算獲得光斑的發(fā)散角度，進而根據(jù)光束傳輸性質(zhì)，獲得光束的傳播參數(shù)。該結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于光束測量和檢測領(lǐng)域。本發(fā)明還涉及這種裝置的測試方法。

背景技術(shù)

光束發(fā)散角是指光束寬度或光束直徑隨著光束傳播距離的增加而增大的程度，反映了光束在不同距離傳輸時的發(fā)散特性，該指標(biāo)可較為直觀的評價光束的可聚焦程度或光束的傳輸系統(tǒng)質(zhì)量。光束發(fā)散角小能夠有效的利用光束能量，使光束達到良好的方向性和高信噪比，從而實現(xiàn)降低系統(tǒng)的接收靈敏度等方面的要求。精確的測量和檢測光束的發(fā)散角，可以為整個系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計和參數(shù)評價提供技術(shù)支持。

傳統(tǒng)的測量光束發(fā)散角的方法有套孔法、刀口法，但這些傳統(tǒng)方法需要準(zhǔn)確的在透鏡后焦面測量，由于系統(tǒng)調(diào)試誤差而引起的測試誤差較大。現(xiàn)有常用的方法如焦長法、遠場廣角法、遠場雙點法等技術(shù)大大提高了測量系統(tǒng)的精度，但仍存在測量誤差較大，測量方式復(fù)雜，測量結(jié)構(gòu)龐大，難以實現(xiàn)便攜性的測量。如目前常用的遠場雙點法測量，需要移動光束與探測器間的距離，通過精確的數(shù)值擬合探測距離與光斑的直徑變化，獲得光束的發(fā)散角。結(jié)構(gòu)中不僅需要有精確的測量距離，同時還需要有精確的移動導(dǎo)軌改變探測光斑與探測器間的距離。這種方法雖然獲得較高的光束參數(shù)(發(fā)散角)測量精度，但是卻是使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜。焦長法測量光束的發(fā)散角，需要使得探測器接收面位于透鏡系統(tǒng)的后焦面處，不僅需要精確的調(diào)試精度，同時測量誤差較大。而遠場廣角法測量的前提是假設(shè)光束以點光源形式發(fā)射傳輸，這在多數(shù)的光束傳輸中是不適合的，近似假設(shè)必然引起較大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的光束發(fā)散角測量技術(shù)存在著測量結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)精度高的苛刻要求以及測試精度較低的缺陷，本發(fā)明的目的提供一種測量光束發(fā)散角及激光質(zhì)量因子的測量裝置，這是一種便攜式的、簡單的光束發(fā)散角測量裝置和方法，針對不同的待測光束，通過改變相應(yīng)的測量結(jié)構(gòu)實現(xiàn)光束發(fā)散角測量，進而獲得光束的傳播參數(shù)性質(zhì)。

完成上述發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是，一種測量光束發(fā)散角及激光質(zhì)量因子的測量裝置，在光路上設(shè)有透鏡與待測光纖，其特征在于，光路上的透鏡后方還依次設(shè)有衰減模塊、分光元件和感光元件；所述感光元件輸出的光斑圖像接計算機。

其中衰減模塊主要用于系統(tǒng)光束光強的調(diào)節(jié)，避免光強過大對感光元件的影響；

分光元件主要將待測光束分束成具有已知光程差的多束光束；

感光元件主要接收分束后的光束，并輸出光斑圖像；

計算機主要用來分析光束的光斑半徑，計算相應(yīng)的光束參數(shù)。