[發(fā)明專(zhuān)利]一種激光功率檢測(cè)裝置及其測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110330128.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113029333A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫小燕;曾理;張立木;胡友旺;段吉安
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01J1/00
• 分類(lèi)號(hào): G01J1/00;G01M11/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種激光功率檢測(cè)裝置及其測(cè)量方法。所述激光功率檢測(cè)裝置包括基座、光學(xué)元件和光纖微結(jié)構(gòu)光譜測(cè)試系統(tǒng)。所述光學(xué)元件包括平凸柱面透鏡和光纖微結(jié)構(gòu)。所述基座包括：固定平凸柱面透鏡的鏡架，固定光纖的光纖夾具，調(diào)整控制光纖位置和角度的三維手動(dòng)平臺(tái)，連接鏡架、光纖夾具和三維手動(dòng)平臺(tái)的基板。所述光纖微結(jié)構(gòu)光譜測(cè)試系統(tǒng)包括：光譜分析儀及信號(hào)光源。測(cè)量方法是利用平凸柱面透鏡將激光光束聚焦到光纖微結(jié)構(gòu)上，激光輻照會(huì)改變布拉格光柵的有效折射率，使布拉格光柵的中心波長(zhǎng)發(fā)生漂移，通過(guò)觀測(cè)中心波長(zhǎng)的漂移量可以得到激光的功率值。與光電式光功率檢測(cè)裝置相比，本發(fā)明具有可測(cè)任意波長(zhǎng)激光功率、測(cè)量精度高和可實(shí)現(xiàn)微區(qū)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光功率檢測(cè)裝置及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)

激光在信息光電子技術(shù)、激光醫(yī)療與光子生物學(xué)、激光加工、激光檢測(cè)與計(jì)量、激光全息、激光光譜技術(shù)等科學(xué)發(fā)展和技術(shù)應(yīng)用方面具有巨大的應(yīng)用前景。對(duì)激光功率的精準(zhǔn)測(cè)量在激光技術(shù)應(yīng)用中是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)的激光功率檢測(cè)裝置利用光電或光熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并對(duì)激光波長(zhǎng)具有選擇性，測(cè)量精度較低。因此，設(shè)計(jì)研究結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、精度高、可測(cè)量任意波長(zhǎng)激光的功率檢測(cè)裝置具有重要意義。

光纖光柵傳感具有結(jié)構(gòu)緊湊、抗電磁干擾和抗極化能力強(qiáng)、多路復(fù)用、可分布測(cè)量、易于構(gòu)建傳感網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于折射率、溫度、應(yīng)變等物理參量的檢測(cè)領(lǐng)域。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)將光纖光柵用于激光光功率檢測(cè)，該發(fā)明具有可測(cè)任意波長(zhǎng)激光功率、測(cè)量精度高和可實(shí)現(xiàn)微區(qū)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種激光功率檢測(cè)裝置及其測(cè)量方法，能夠精確的測(cè)量任意波長(zhǎng)激光功率。

(二)技術(shù)方案

基于上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種激光功率檢測(cè)裝置，基于激光輻照光纖微結(jié)構(gòu)時(shí)材料折射率發(fā)生改變，引起光纖微結(jié)構(gòu)光譜特性改變的原理檢測(cè)激光強(qiáng)度。裝置包括基座、光學(xué)元件和光纖微結(jié)構(gòu)光譜測(cè)試系統(tǒng)。所述光學(xué)元件包括平凸柱面透鏡和光纖微結(jié)構(gòu)。所述基座包括：固定平凸柱面透鏡的鏡架，固定光纖的光纖夾具，調(diào)整控制光纖位置和角度的三維手動(dòng)平臺(tái)，連接鏡架、光纖夾具和三維手動(dòng)平臺(tái)的基板。所述光纖微結(jié)構(gòu)光譜測(cè)試系統(tǒng)包括：光譜分析儀及信號(hào)光源。

進(jìn)一步的，所述平凸柱面透鏡和光纖微結(jié)構(gòu)的距離應(yīng)等于平凸柱面透鏡的焦距。

進(jìn)一步的，平凸柱面透鏡中心線與光纖軸線平行且二者高度一致。

進(jìn)一步的，三維手動(dòng)平臺(tái)由旋轉(zhuǎn)臺(tái)、升降臺(tái)和平移臺(tái)組成，平移臺(tái)的位移方向與光纖軸線平行。

優(yōu)選地，光纖微結(jié)構(gòu)可以是長(zhǎng)周期光纖光柵、光纖布拉格光柵和光纖馬赫增德?tīng)柛缮鎯x等各類(lèi)型結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，光纖可以是單模光纖、多模光纖、保偏光纖等類(lèi)型光纖。

優(yōu)選地，光纖材料可以是石英、塑料、藍(lán)寶石等材料。

本發(fā)明公開(kāi)了一種激光功率的測(cè)量方法，所述測(cè)量方法包括以下步驟：

S1、將光纖任一端頭通過(guò)3dB耦合器分別與信號(hào)光源和光譜分析儀連接，并將另一端頭用光纖切割刀切平，用光譜分析儀記錄此時(shí)無(wú)激光照射的光纖微結(jié)構(gòu)的中心波長(zhǎng)；

S2、將平凸柱面透鏡放在鏡架上，打開(kāi)激光并調(diào)整三維手動(dòng)平臺(tái)使激光與柱面透鏡在同一水平高度且垂直柱面透鏡軸線入射；

S3、光纖微結(jié)構(gòu)固定在夾具上，并調(diào)節(jié)其與平凸柱面透鏡的相對(duì)位置，使其位于平凸柱面透鏡的焦點(diǎn)處且光纖軸線與平凸柱面透鏡的軸等高平行；

S4、通過(guò)光譜分析儀記錄激光照射后的光纖微結(jié)構(gòu)的中心波長(zhǎng)；

S5、根據(jù)繪制的被測(cè)激光功率與光纖微結(jié)構(gòu)的中心波長(zhǎng)的擬合曲線得到被測(cè)激光的功率值。