雷射增益介質包邊界面剩餘反射的偏振測量裝置製造方法
2023-05-27 21:48:06
雷射增益介質包邊界面剩餘反射的偏振測量裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雷射增益介質包邊界面剩餘反射的偏振測量裝置，包括相對包邊的雷射玻璃樣品前表面設置的測量雷射光源，順次設置於測量雷射光源和雷射玻璃樣品之間的起偏器和1/4波片，相對包邊的雷射玻璃樣品後表面設置的剩餘反射探測器，以及設置於剩餘反射探測器和雷射玻璃樣品之間的檢偏器。其原理是橢圓偏振光經過雷射玻璃和等效導納的界面反射後，其偏振態和相位都會發生變化，進而通過偏振態和相位的變化求解出p光和s光的剩餘反射率，最後得到總的雷射玻璃包邊界面的剩餘反射率，並且通過雷射玻璃裝夾裝置的精密定位來改變入射光的入射角和入射點，從而可以方便地測量雷射玻璃包邊界面在不同入射角和不同測量點情況下的剩餘反射。
【專利說明】雷射增益介質包邊界面剩餘反射的偏振測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及雷射增益介質測量領域，特別是一種具有放大功能的雷射玻璃材料包邊界面剩餘反射的偏振測量裝置。
【背景技術】
[0002]雷射增益介質廣泛應用於各種高功率和高能量的雷射器中，並成為其中最主要的雷射工作物質。雷射工作物質分為固體、液體和氣體，其中固體雷射器是最重要的一種，它不但激活離子密度大，振蕩頻帶寬，並能產生譜線窄的光脈衝，而且具有良好的機械性能和穩定的化學性能。
[0003]用於固體雷射器的雷射增益介質應當具備的基本條件有:具有合適的光譜特性、激發態吸收小、具有良好的光學均勻性和穩定性和具有良好的物化性能。其材料主要分為晶體和玻璃兩種，大多數雷射晶體是含有激活離子的螢光晶體；而雷射玻璃雖然其激活離子的發光性能不如在晶體中好，但是雷射玻璃儲能大，其基質玻璃的性質可按要求在很大的範圍內變化，製造工藝成熟，容易獲得光學均勻的、結構尺寸靈活的玻璃，以及價格便宜等特點，使得雷射玻璃廣泛用於高功率和高能量的固體雷射器中。
[0004]在雷射放大過程中，由於雷射玻璃的增益很高，介質內的自發輻射將會得到放大而產生放大自發輻射(簡稱ASE)。由於ASE的存在，將在信號光到達之前消耗掉增益介質上能級的反轉粒子，使信號光得不到有效放大，這不僅嚴重地降低了雷射增益介質的儲能密度和儲能效率，而且會引起介質內抽運能量的再分布，對增益均勻性具有嚴重影響。
[0005]目前，抑制ASE的主要方法是在垂直於光路方向的片狀雷射玻璃的側邊通過膠合的方式接上吸收雷射波長的玻璃，來破壞ASE放大過程，稱為雷射玻璃包邊。雷射玻璃、膠合層和包邊玻璃之間折射率匹配度是影響雷射玻璃包邊降低ASE的關鍵，是衡量雷射玻璃包邊質量的最重要參數。雷射玻璃與膠合層界面反射以及包邊玻璃與膠合層界面反射總和稱為雷射玻璃包邊剩餘反射。因此，準確測量包邊剩餘反射能夠直接、客觀地反映雷射玻璃包邊的質量好壞。
[0006]目前已有的雷射玻璃包邊剩餘反射的測量方法主要是通過測量包邊玻璃小尺寸樣品，如直角三角塊或者長方體塊，來反映出雷射玻璃包邊的質量好壞[CN102818788A]。該方法無法消除樣本內部的吸收和散射損耗以及雷射玻璃和空氣界面的反射，使得測量值往往小於實際的剩餘反射值。另一種測量大口徑包邊玻璃剩餘反射的方法同樣存在這種問題[CN102768202A]。
實用新型內容
[0007]本實用新型要解決的技術問題是提供一種雷射增益介質包邊界面剩餘反射的偏振測量裝置，其設計原理是通過引入等效導納的概念來簡化雷射玻璃包邊界面的剩餘反射模型，橢圓偏振光經過雷射玻璃和等效導納的界面反射後，其偏振態和相位都會發生變化，進而通過偏振態和相位的變化求解出P光和s光的剩餘反射率，最後得到總的雷射玻璃包邊界面的剩餘反射率。
[0008]本實用新型的技術方案為:
[0009]雷射增益介質包邊界面剩餘反射的偏振測量裝置，包括相對包邊的雷射玻璃樣品前表面設置的測量雷射光源，順次設置於測量雷射光源和雷射玻璃樣品之間的起偏器和1/4波片，相對包邊的雷射玻璃樣品後表面設置的剩餘反射探測器，以及設置於剩餘反射探測器和雷射玻璃樣品之間的檢偏器。
[0010]所述的偏振測量裝置還包括有相對包邊的雷射玻璃樣品前表面設置的定位雷射光源，設置於測量雷射光源和定位雷射光源後端且位於起偏器前端的功率調整裝置和光束整形裝置。
[0011]所述的偏振測量裝置還包括有角度調整裝置；所述的角度調整裝置包括有設置於定位雷射光源和功率調整裝置之間的第一高反鏡和第二高反鏡，設置於光束整形裝置和起偏器之間的第三高反鏡和分光鏡；且所述的第二高反鏡位於測量雷射光源和功率調整裝置之間。
[0012]所述的分光鏡的透射輸出端後設置有雷射強度探測器，所述的雷射強度探測器和剩餘反射探測器均通過電信號處理模塊與計算機連接。
[0013]本實用新型的應用原理為:
[0014]雷射增益介質包邊界面剩餘反射的偏振測量方法，包括以下步驟:
[0015](I)、雷射光束依次經過起偏器、1/4波片後形成橢圓偏振光，橢圓偏振光照射包邊的雷射玻璃樣品的前表面，橢圓偏振光進入到雷射玻璃樣品內，並在雷射玻璃樣品內部被等效界面反射，反射後的橢圓偏振光從雷射玻璃樣品的後表面出射並經檢偏器檢偏，橢圓偏振光在雷射玻璃樣品前表面的入射角為Θ in，雷射光束在雷射玻璃樣品前表面的折射角為Θ0，雷射光束在雷射玻璃樣品等效界面的入射角為Θ 1，雷射光束在雷射玻璃樣品等效界面的折射角為Θ 2，雷射光束在雷射玻璃樣品後表面的入射角為Θ 3，雷射光束在雷射玻璃樣品後表面的折射角為Θ out ；
[0016](2)、定義雷射玻璃的復折射率為?,等效介質的等效導納為:R;根據菲涅爾反射公式，橢圓偏振光水平偏振分量-S光和垂直偏振分量-P光在等效界面上的復反射係數分別為Fs和rP ，具體公式(I)和(2 ):
[0017]
【權利要求】
1.雷射增益介質包邊界面剩餘反射的偏振測量裝置，其特徵在於:包括相對包邊的雷射玻璃樣品前表面設置的測量雷射光源，順次設置於測量雷射光源和雷射玻璃樣品之間的起偏器和1/4波片，相對包邊的雷射玻璃樣品後表面設置的剩餘反射探測器，以及設置於剩餘反射探測器和雷射玻璃樣品之間的檢偏器。
2.根據權利要求1所述的雷射增益介質包邊界面剩餘反射的偏振測量裝置，其特徵在於:所述的偏振測量裝置還包括有相對包邊的雷射玻璃樣品前表面設置的定位雷射光源，設置於測量雷射光源和定位雷射光源後端且位於起偏器前端的功率調整裝置和光束整形>j-U ρ?α裝直。
3.根據權利要求2所述的雷射增益介質包邊界面剩餘反射的偏振測量裝置，其特徵在於:所述的偏振測量裝置還包括有角度調整裝置；所述的角度調整裝置包括有設置於定位雷射光源和功率調整裝置之間的第一高反鏡和第二高反鏡，設置於光束整形裝置和起偏器之間的第三高反鏡和分光鏡；且所述的第二高反鏡位於測量雷射光源和功率調整裝置之間。
4.根據權利要求3所述的雷射增益介質包邊界面剩餘反射的偏振測量裝置，其特徵在於:所述的分光鏡的透射輸出端後設置有雷射強度探測器，所述的雷射強度探測器和剩餘反射探測器均通過電信號 處理模塊與計算機連接。
【文檔編號】G01N21/55GK203455279SQ201320467228
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2013年8月1日
【發明者】董敬濤, 吳周令, 陳堅 申請人:合肥知常光電科技有限公司