雷射多參數實時測量裝置的製作方法
2023-09-17 03:24:50
專利名稱：雷射多參數實時測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及雷射參數測量技術領域，尤其是一種對雷射束進行多參數實時測量的
直O
背景技術：
為了滿足不同的需要，針對一個雷射光源輸出的光束需要進行多方面的測量，比如光譜寬度、光斑尺寸、光斑調製度、瑞利距離、束腰位置、發散角、指向性、光束質量因子、 單脈衝能量、能量穩定性、平均功率、功率穩定性、重複頻率、脈衝寬度、脈衝穩定性、輸出信噪比、偏振方向、偏振度等。而現有的雷射參數測試儀器，只能針對單個或密切關聯的幾個雷射參數進行測試，不能夠跨越時域、頻域、能量等多各方面，同時、全面的測量多個參數。 這使得在進行雷射光源輸出光束特性的測試過程中，需要眾多的儀器逐一測量，費時費力， 而且不能夠很好的把握雷射器的工作狀態。比如在針對重複頻率低至數十分鐘一個脈衝的雷射器進行測量時，進行能量計測量脈衝能量方面的參數，光電二極體結合示波器測量雷射輸出時域方面的參數，光束質量分析儀測量雷射M2因子等多個步驟的測試，不僅費時費力，前後測量的雷射參數對應不同的時間狀態，也使得測量結果不能很好的反映雷射器的實時特性。比如申請號為200610167350. 2的雷射參數測量裝置，採用漫反射成像光靶來反射被測雷射源，然後通過圖像採集卡處理後顯示。這種裝置僅局限於脈寬、頻率、圖像等可被圖像採集卡獲取的相關參數，並不能全面的反映被測雷射束的多方面狀態。
發明內容
本發明目的在於解決上述已有技術中出現的問題，提供一種能夠同時測量頻域上的中心波長、光譜寬度、光譜分布；時域上的重複頻率、脈衝寬度、脈衝穩定性；空間上的光斑尺寸、光斑調製度、發散角、指向性、光束質量因子；能量/功率上的單脈衝能量、能量穩定性、平均功率、功率穩定性、輸出信噪比；偏振狀態上的偏振方向、偏振度；以及束腰位置、M2因子等綜合參數的雷射多參數實時測量裝置。該裝置能夠同時針對頻域、時域、能量 /功率、偏振狀態以及由此瞬時計算的綜合參數進行測量，實現對雷射光源輸出特性的全面、高效、實時測量和監控，為雷射器的調試和研究提供了更快速、更便捷的測量。本發明提供一種雷射參數測量系統，包括被測雷射光源，還包括分光裝置，實現將被測雷射光源輸出的雷射按照適當的比例分配到各個測試系統中；控制裝置，對各個測量裝置以及分光裝置進行控制，包括實現開啟關閉、同步觸發等功能。頻域相關參數測量裝置，實現對中心波長、光譜寬度、光譜分布等頻域相關參數的測量；時域相關參數測量裝置，實現對重複頻率、脈衝寬度、脈衝穩定性等時域相關參數的測量；空間相關參數測量裝置，實現對光斑尺寸、光斑調製度、發散角、指向性、光束質量因子等空間上的相關參數測量；能量/功率相關參數測量裝置，實現對單脈衝能量、能量穩定性、平均功率、功率穩定性、輸出信噪比等能量/功率相關參數的測量；偏振狀態相關參數測量裝置，實現對偏振方向、偏振度等相關參數的測量；測量參數綜合處理裝置，進行相關測量參數綜合處理(匯總、計算、統計等)，來實現對束腰位置、M2因子等相關參數的實時計算；顯示裝置，與上述裝置連接，顯示所述裝置獲取的所述被測雷射的參數。本發明與已有技術相比具有如下的優點1.本發明的裝置能夠針對雷射光源同時進行頻域、時域、空間、能量/功率、偏振狀態的測量，這種跨越多個方面的全面型測量儀器與現有儀器針對頻域、時域、空間等某一方面的幾個參數進行測試存在本質不同，本發明的裝置能夠實現對雷射光源輸出特性的全面、高效、實時測量和監控。2.本發明的裝置能夠在實現對雷射光源輸出多個參數實時測量後，實時計算M2 因子等複雜的雷射光束參數，並進行統計處理，得到這些複雜參數之間，或者複雜參數與其他任意參數之間的關係曲線，從而更好的檢測雷射光源輸出特性，而現有的儀器裝置不能夠實現這樣的功能。
圖1是本發明雷射多參數實時測量裝置實時例1的結構示意圖。圖2是本發明雷射多參數實時測量裝置實時例2的結構示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖和實施例將對本發明進一步詳細說明。實施例1如圖1所示，為本發明雷射多參數實時測量系統實施例的結構示意圖，其包括被測雷射光源1 ；設置於被測雷射光源1後，用於將雷射分送到各個測量裝置的分光裝置2 ； 用於控制分光裝置2和各個測量裝置的控制裝置3 ；頻域相關參數測量裝置4 ；時域相關參數測量裝置5 ；空間相關參數測量裝置6 ；能量/功率相關參數測量裝置7 ；偏振狀態相關參數測量裝置8 ；設置於各個測量裝置後，用於收集各個測量裝置的測量結果，進行數據處理、統計的測量參數綜合處理裝置9 ；設置於測量參數綜合處理裝置9之後，用於顯示測量結果的顯示裝置10。其中，被測光源1可為任意的連續雷射光源或者脈衝雷射光源；分光裝置2用於將被測雷射束按照不同能量需求、高效率、精確的分配到各個測量裝置中；控制裝置3用於控制分光裝置向各個測量裝置分送光的比例，以及各個測量裝置的工作狀態；頻域相關參數測量裝置4用來實現對中心波長、光譜寬度、光譜分布、光譜穩定性等頻域相關參數的測量，可以通過光柵元件結合科學CXD像機來實現；時域相關參數測量裝置5用來實現對重複頻率、脈衝寬度、脈衝穩定性、脈衝波形等時域相關參數的測量，可以通過光電二極體等光電轉換器件結合針對模擬數據的信號採集電路來實現；空間相關參數測量裝置6用來實現對光斑尺寸、光斑調製度、發散角、光束指向性等空間相關參數的測量，可以通過科學CXD 像機結合圖像處理電路和軟體來實現；能量/功率相關參數測量裝置7用來實現對單脈衝能量、能量穩定性、平均功率、功率穩定性、輸出信噪比等能量/功率相關參數的測量，可以通過能量計/功率計結合數據採集電路來實現；偏振狀態相關參數測量裝置8用來實現對偏振方向、偏振度等相關參數的測量，可以通過分光稜鏡或者偏振片，結合四象限探測器來實現；測量參數綜合處理裝置9用來進行測量結果的匯總、計算、統計等處理，可以用來進行束腰位置、M2因子等相關參數的計算，可以用來進行測量結果、計算結果參數相關曲線的實時繪製，可以通過數據採集電路結合軟體計算程序來實現；顯示裝置用於顯示測量結果， 可以通過顯示器等輸出設備來實現。實施例2如圖2所示，為本發明雷射多參數實時測量系統實施例的結構示意圖，其包括被測雷射光源1 ；設置於被測雷射光源1後，用於將雷射分送到各個測量裝置的分光裝置2 ； 用於控制分光裝置2和各個測量裝置的控制裝置3 ；頻域相關參數測量裝置4 ；時域相關參數測量裝置5 ；能量/功率相關參數測量裝置7 ；設置於各個測量裝置後，用於收集各個測量裝置的測量結果，進行數據處理、統計的測量參數綜合處理裝置9 ；設置於測量參數綜合處理裝置9之後，用於顯示測量結果的顯示裝置10。其中，被測光源1可為任意的連續雷射光源或者脈衝雷射光源；分光裝置2用於將被測雷射束按照不同能量需求、高效率、精確的分配到各個測量裝置中；控制裝置3用於控制分光裝置向各個測量裝置分送光的比例，以及各個測量裝置的工作狀態；頻域相關參數測量裝置4用來實現對中心波長、光譜寬度、光譜分布、光譜穩定性等頻域相關參數的測量，可以通過採購比如Avantes公司的光譜儀來實現；時域相關參數測量裝置5用來實現對重複頻率、脈衝寬度、脈衝穩定性、脈衝波形等時域相關參數的測量，可以通過光電二極體等光電轉換器件結合泰克公司的示波器來實現；能量/功率相關參數測量裝置7用來實現對單脈衝能量、能量穩定性、平均功率、功率穩定性、輸出信噪比等能量/功率相關參數的測量，可以通過TH0RLABS公司的能量計探頭結合能量計表頭來實現；測量參數綜合處理裝置9用來進行測量結果的匯總、計算、統計等處理，用來進行測量結果的統計，可以通過微機上的軟體計算程序來實現；顯示裝置用於顯示測量結果，可以通過印表機來實現。
權利要求
1.一種雷射參數測量系統，包括被測光源，其特徵在於，還包括分光裝置，用來實現將被測雷射光源輸出的光按照適當的比例分配到各個測試系統中；頻域相關參數測量裝置，來實現對中心波長、光譜寬度、光譜分布等頻域相關參數的測量；時域相關參數測量裝置，來實現對重複頻率、脈衝寬度、脈衝穩定性等時域相關參數的測量；空間相關參數測量裝置，來實現對光斑尺寸、光斑調製度、發散角、指向性、光束質量因子等空間上的相關參數測量；能量/功率相關參數測量裝置，來實現對單脈衝能量、能量穩定性、平均功率、功率穩定性、輸出信噪比等能量/功率相關參數的測量；偏振狀態相關參數測量裝置，來實現對偏振方向、偏振度等相關參數的測量； 測量參數綜合處理裝置，用來進行相關測量參數綜合處理(匯總、計算、統計等)，來實現對束腰位置、M2因子等相關參數的實時計算；顯示裝置，與上述裝置連接，顯示所述裝置獲取的所述被測雷射的參數。 控制裝置，用於對各個測量裝置以及分光裝置進行控制，包括實現開啟關閉、同步觸發等功能。
2.按權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述的分光裝置還用於調節控制輸出的雷射方向，實現按照精確的固定強度比例將被測光分配到所述各個測試單元中。
3.按權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述的控制裝置還用於調節分光裝置和各個測量裝置，保證各個測量裝置在距離被測雷射光源適當的位置上，調節各個測量裝置內部關鍵元件的位置能夠實現精確測量。
4.按權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述的頻域相關參數測量裝置、時域相關參數測量裝置、空間相關參數測量裝置、能量/功率相關參數測量裝置、偏振狀態相關參數測量裝置，可以任意的安裝其中的一個、幾個或全部，來針對所關注的參數進行測量。所述的頻域相關參數測量裝置、時域相關參數測量裝置、空間相關參數測量裝置、能量 /功率相關參數測量裝置、偏振狀態相關參數測量裝置，可以由控制裝置實現其中一個或幾個的任意開啟關閉，來進行臨時的切換。
5.按權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述的頻域相關參數測量裝置用來實現對中心波長、光譜寬度、光譜分布、光譜穩定性等頻域相關參數的測量，可以通過光柵元件結合CCD像機捕捉衍射光來實現，或通過光譜儀器來實現。所述的時域相關參數測量裝置用來實現對重複頻率、脈衝寬度、脈衝穩定性、脈衝波形等時域相關參數的測量，可以通過光電二極體等光電轉換器件結合針對模擬數據的信號採集電路來實現，或通過光電轉換器件結合示波器來實現。所述的空間相關參數測量裝置用來實現對光斑尺寸、光斑調製度、發散角、光束指向性等空間相關參數的測量，可以通過CXD像機結合圖像處理電路和軟體來實現。所述的能量/功率相關參數測量裝置用來實現對單脈衝能量、能量穩定性、平均功率、 功率穩定性、輸出信噪比等能量/功率相關參數的測量，可以通過能量計/功率計探頭，結合數據採集電路來實現。所述的偏振狀態相關參數測量裝置用來實現對偏振方向、偏振度等相關參數的測量， 可以通過分光稜鏡或者偏振片，結合四象限探測器來實現；可以通過分光稜鏡或者偏振片， 結合能量計來實現；可以通過分光稜鏡或者偏振片，結合CCD像機來實現。所述的測量參數綜合處理裝置用來進行測量結果的匯總、計算、統計等處理，可以用來進行束腰位置、M2因子等相關參數的計算，可以用來進行測量結果、計算結果參數相關曲線的實時繪製，可以通過數據採集電路結合軟體計算程序來實現。所述的測量參數綜合處理裝置還用於將長期測試得到的某項數據繪製曲線並輸出，可以計算任意被測參數之間的影響或關係並輸出。
全文摘要
本發明涉及一種對雷射束進行多參數實時測量的裝置，包括被測雷射光源、用於將雷射分送到各個測量裝置的分光裝置、用於控制分光裝置和各個測量裝置的控制裝置、頻域相關參數測量裝置、時域相關參數測量裝置、空間相關參數測量裝置、能量/功率相關參數測量裝置、偏振狀態相關參數測量裝置、設置於各個測量裝置後，用於收集各個測量裝置的測量結果，進行數據處理、統計的測量參數綜合處理裝置、設置於測量參數綜合處理裝置後，用於顯示測量結果的顯示裝置。採用本發明，能夠同時針對被測雷射光源進行多方面的測量，實現對雷射光源輸出特性的全面、高效、實時測量和監控，為雷射器的調試和研究提供了更快速、更便捷的測量。
文檔編號G01M11/02GK102384836SQ20101026856
公開日2012年3月21日 申請日期2010年9月1日 優先權日2010年9月1日
發明者餘錦, 劉洋, 張雪, 樊仲維, 趙天卓, 閆瑩, 麻雲鳳 申請人:中國科學院光電研究院, 北京國科世紀雷射技術有限公司