CN104316887A - 一种激光器氙灯性能测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光器氙灯性能测试方法及装置，装置包括按光路方向依次同轴放置的全反镜、聚光腔和输出镜，输出镜一侧还放置有用于接收并测量激光能量的激光能量计；聚光腔内放置有激光工作物质棒，激光工作物质棒用于在位于激光腔内部的氙灯发出的光激励下产生集居数反转，实现受激辐射光放大，并在全反射镜和输出镜的反射作用下进一步实现自激振荡，形成与氙灯光强相关的脉冲激光，经输出镜输出。本发明提出的方法及装置通过将标准参照脉冲氙灯和待测测氙灯分别接入激光发光光路，对比两者的出射光能量，从而判断待测氙灯的性能变化情况，简单、安全、操作方便，适用于激光器脉冲氙灯性能检测与检修。

Description

一种激光器氙灯性能测试方法及装置

技术领域

本发明涉及激光器部件性能检测领域，更具体地，涉及一种激光器氙灯性能测试方法及装置。

背景技术

脉冲氙灯为激光器中的关重件和易耗件。其性能直接影响着激光器的出光能量/功率，为了保证激光器出光能量/功率满足一定的阈值要求，需根据脉冲氙灯的累计工作时间或性能下降情况进行更换。然而脉冲氙灯实际工作时间往往难以获知，且缺乏直接检测脉冲氙灯性能变化的方法。

现有检测激光器脉冲氙灯性能下降的方法通常有三种：(1)通过观察氙灯负极玻璃管是否乌黑及乌黑程度判断；(2)通过真空测试仪检测氙灯是否漏气判断；(3)通过测量激光器出光能量是否下降判断。其中第一种方法以定性判断为主，简单直观但难以定量判断；第二种方法是一种间接判断法，不够直观且准确度不高；第三种方法只能通过激光器出光能量的变化情况推测脉冲氙灯性能是否下降，由于激光器出光能量不仅仅与脉冲氙灯有关，故可信度不高。

在中国实用新型专利说明书CN201837643U中公开了一种通用的测量脉冲氙灯电参数的测试箱，由于只是在保证测试人员安全和提高工作效率的条件下测试脉冲氙灯的灯压和脉冲高压,不能直接准确地反应脉冲氙灯性能的变化。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种激光器脉冲氙灯性能测试方法及装置，通过将标准参照脉冲氙灯和待测测氙灯分别接入激光发光光路，对比两者的出射光能量，从而判断待测氙灯的性能变化情况，简单、安全、操作方便，可为激光器脉冲氙灯的性能测试与换件修理提供一种有效的方法和依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种激光器氙灯性能测试装置，所述装置包括按光路方向依次同轴放置的全反镜、聚光腔和输出镜，输出镜一侧还放置有用于接收并测量激光能量的激光能量计；聚光腔内部放置有激光工作物质棒，激光工作物质棒用于在位于聚光腔内部的氙灯发出的光激励下产生集居数反转，实现受激辐射光放大，并在全反射镜和输出镜的反射作用下进一步实现自激振荡，形成与氙灯光强相关的脉冲激光，经输出镜输出。

作为进一步优选地，所述全反镜一侧还放置有用于调节光路各部件同轴的内调焦望远镜。

相应地，本发明还提供一种激光器氙灯性能测试方法，所述方法包括以下步骤：

S1、构建激光发光光路，所述激光发光光路包括依次放置的全反镜、聚光腔、输出镜，所述聚光腔内平行放置有激光工作物质棒；在输出镜一侧放置用于接收并测量激光能量的激光能量计；

S2、将参照氙灯放置在聚光腔内部，固定好聚光腔两端的密封装置，调节光路各部件同轴，设置参照氙灯发光频率并使参照氙灯开始工作，使得激光工作物质棒在参照氙灯发出的光激励下产生集居数反转，实现受激辐射光放大，并在全反射镜和输出镜的反射作用下进一步实现自激振荡，形成与参照氙灯光强相关的脉冲激光，经输出镜输出；通过激光能量计测量所述与参照氙灯光强相关的脉冲激光能量，当显示值稳定后记录参照氙灯出射激光能量P₀；

S3、更换参照氙灯为待测氙灯，调节光路各部件同轴，设置待测氙灯发光频率为参照氙灯发光频率，待测氙灯工作后，通过激光能量计测量与待测氙灯光强相关的脉冲激光能量，当显示值稳定后记录待测氙灯出射激光能量P₁；

S4、根据P₁/P₀的比值大小判断待测氙灯性能的下降程度，比值越小则待测氙灯性能下降越严重。

因此，本发明可以获得以下的有益效果：本发明构建基本的脉冲激光器发光光路，通过将标准参照脉冲氙灯和待测测氙灯分别接入激光发光光路，对比两者的出射光能量，从而判断待测氙灯的性能变化情况。本发明提出的方法及装置简单、安全、操作方便，适用于激光器脉冲氙灯性能检测与检修。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明激光器脉冲氙灯性能测试装置结构示意图。

图中：1全反射镜 2氙灯 3激光工作物质棒 4聚光腔5输出镜 6调校光学窗口 7探测光学窗口 8内调焦望远镜 9激光功率计探头 10激光功率计主机 11检测箱

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的测量思路为：构建基本的脉冲激光器发光光路，通过将标准参照脉冲氙灯和待测测氙灯分别接入激光发光光路，对比两者的出射光能量，从而判断待测氙灯的性能变化情况。

首先构建基本的脉冲激光器发光光路。如图1所示，基本的脉冲激光器发光光路包括依次放置的全反射镜1、聚光腔4、输出镜5，以及放置在聚光腔4内部的氙灯2和激光工作物质棒3，氙灯2与激光工作物质棒3的位置关系由聚光腔的结构决定，一般为平行放置。例如在采用侧面泵浦模式的聚光腔时，氙灯2与激光工作物质棒3多为平行放置。为避免检测过程中脉冲光对人眼的伤害，全反镜、输出镜、激光工作物质棒、聚光腔和氙灯置于密闭检测箱11中，光路的两端分别留有一个用于调校的观察光学窗口6和一个用于接收激光能量的探测光学窗口7。在检测箱外放置有辅助的水冷装置以用于检测过程中冷却氙灯和激光工作物质棒，在检测箱外放置有辅助的氙灯电源以用于驱动脉冲氙灯发光。

为了便于调整脉冲激光发生器发光光路各光学面的平行性和同轴性，在光路的调校光学窗口6外侧放置内调焦望远镜。

为了便于测量脉冲激光器发光光路的出射能量，在光路的探测窗口7外侧设置有激光能量计，激光能量计包括激光功率计探头9及激光功率主机10。

为了提高脉冲氙灯性能的检测精度，构建的基本脉冲激光器发光光路中的部件可采用与待测氙灯实际工作激光器光路中型号和结构相同的部件。

本发明装置工作时，将氙灯装入聚光腔4中，固定好聚光腔两端的密封装置，通过外置氙灯电源驱动脉冲氙灯发光，氙灯光经聚光腔反射后汇聚于激光工作物质棒，使其中的激活介质产生集居数反转，实现受激辐射光放大，在全反射镜1和输出镜5组成的谐振腔的反射作用下进一步实现自激振荡，形成与氙灯光强相关的脉冲激光，经输出镜5输出至激光能量计，激光能量计测量读取与氙灯性能相关的脉冲激光能量值。

图1中，全反镜1、氙灯2、激光工作物质棒3(可优选为YAG棒)、聚光腔4和输出镜5组成基本的激光发光光路，其中全反镜1和输出镜5组成谐振腔。测试前，先利用内调焦望远镜8将全反镜1、激光工作物质棒3和输出镜5的各端面调至同心同轴；然后给聚光腔4接上水冷装置，给氙灯2接上脉冲氙灯驱动电源，为方便使用，水冷装置水管通过检测箱11侧面的固定接口与聚光腔4连接，氙灯2引线也通过检测箱11侧面的固定接口与脉冲氙灯驱动电源连接；在探测窗口端放置激光功率计探头9，使激光功率计探头9与光路同轴，调整好激光功率计主机10参数。为便于调节将基本发光光路调至同心同轴，所有光路元件通过转接件和滑块安装在光学导轨上，且全反镜1和输出镜5的转接件还具备方位和俯仰旋转能力。

测试时，首先在聚光腔4中装入参照氙灯，参照氙灯一般选用与待测氙灯同型号同规格的优质新氙灯，参照氙灯与激光物质棒平行放置。连接参照氙灯引线至检测箱接口，然后打开参照氙灯驱动电源，使水冷装置开始工作，设置参照氙灯发光频率(一般不超过10Hz)并使参照氙灯开始工作，通过激光能量计测量参照氙灯发光能量，当显示值稳定后记录上述参照氙灯出射激光能量P₀，以用于后续判断参照氙灯性能。对于同一批待测氙灯，只用测量一次参照氙灯工作的能量值。然后关闭氙灯驱动电源，在聚光腔中换上待测氙灯，待测氙灯与激光物质棒平行放置，连接待测氙灯引线至检测箱接口。更换氙灯时，小心操作以避免改变发光光路的同轴性，更换完成后可通过内调望远镜检查同轴性是否改变，若发生改变则微调全反镜1和输出镜5，使全反镜1、激光工作物质棒3和输出镜5的各端面重新保持同轴。光路各元件重新保持同轴后，打开待测氙灯驱动电源，使水冷装置开始工作，并使待测氙灯与参照氙灯按照相同频率工作，当显示值稳定后记录与待测氙灯性能相关的待测氙灯出射激光能量能量值P₁。求出P₁/P₀的比值Γ(Γ≤1)，根据比值Γ的大小可判断氙灯性能的下降程度，Γ越小则判断待测氙灯性能下降越多。结合激光器对脉冲氙灯性能的要求，确定是否需要更换氙灯。

测试过程中，为便于操作打开密闭检测箱上盖；测试完成后，盖上检测箱。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种激光器氙灯性能测试装置，其特征在于，所述装置包括按光路方向依次同轴放置的全反镜、聚光腔和输出镜，输出镜一侧还放置有用于接收并测量激光能量的激光能量计；聚光腔内部放置有激光工作物质棒，激光工作物质棒用于在位于聚光腔内部的氙灯发出的光激励下产生集居数反转，实现受激辐射光放大，并在全反射镜和输出镜的反射作用下进一步实现自激振荡，形成与氙灯光强相关的脉冲激光，经输出镜输出。

2.如权利要求1所述的激光器氙灯性能测试装置，其特征在于，所述全反镜一侧还放置有用于调节光路各部件同轴的内调焦望远镜。

3.一种激光器氙灯性能测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、构建激光发光光路，所述激光发光光路包括依次放置的全反镜、聚光腔、输出镜，所述聚光腔内平行放置有激光工作物质棒；在输出镜一侧放置用于接收并测量激光能量的激光能量计；

S2、将参照氙灯放置在聚光腔内部，固定好聚光腔两端的密封装置，调节光路各部件同轴，设置参照氙灯发光频率并使参照氙灯开始工作，使得激光工作物质棒在参照氙灯发出的光激励下产生集居数反转，实现受激辐射光放大，并在全反射镜和输出镜的反射作用下进一步实现自激振荡，形成与参照氙灯光强相关的脉冲激光，经输出镜输出；通过激光能量计测量所述与参照氙灯光强相关的脉冲激光能量，当显示值稳定后记录参照氙灯出射激光能量P₀；

S3、更换参照氙灯为待测氙灯，调节光路各部件同轴，设置待测氙灯发光频率为参照氙灯发光频率，待测氙灯工作后，通过激光能量计测量与待测氙灯光强相关的脉冲激光能量，当显示值稳定后记录待测氙灯出射激光能量P₁；

S4、根据P₁/P₀的比值大小判断待测氙灯性能的下降程度，比值越小则待测氙灯性能下降越严重。