CN104330243B - 一种激光器q开关性能测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光器Q开关性能测试方法及装置，装置包括按照光路方向依次放置且同轴的连续激光器、起偏器、1/4波片、检偏器和激光能量计，待测Q开关放置在起偏器波片之间；装置还包括带有刻度的旋转架，起偏器、Q开关、1/4波片和检偏器安装在带有刻度的旋转架上以计量其相位方位。本发明方法和装置通过测量连续激光通过光路后的能量变化情况，为Q开关性能的检测和调整提供了一种量化方法，可很好地运用于脉冲激光器Q开关性能的测试与检修中。

Description

一种激光器Q开关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Q开关性能测试方法及装置。

背景技术

Q开关是脉冲激光器中的关重件，其开关性能直接影响着激光器的出光效率与出光能量。Q开关由调Q组件、偏振片&1/4波片组件组成，各组件中光学元件的相互关系直接决定其开关性能。在激光器初次装调或维修检测装调时需测试Q开关的性能并将其状态调至最佳以保证最大脉冲能量输出。现有的测试方法为：将Q开关置于脉冲激光器光路中，通过监测输出脉冲激光能量是否满足预设值来确定Q开关性能是否正常，由于脉冲激光器的输出能量与激励源能量、聚光腔及谐振腔结构、Q开关性能等多项因素相关，这种方法不能准确地判断Q开关是否正常，也难以判断Q开关是否处于最佳状态。并且，现有调整Q开关最佳状态的方法为凭人为经验在脉冲激光器光路中调节调Q组件、偏振片&1/4波片组件的相互相位关系，使得脉冲激光器的输出激光能量最大，此时即视为最佳状态。由于脉冲激光器的输出能量由多个元件的相互相位决定，因此这种方法不能保证调整的准确度。

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Q开关性能测试方法及装置，可为脉冲激光器Q开关的测试与调整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Q开关性能测试装置，所述装置包括按照光路方向依次放置且同轴的连续激光器、起偏器、1/4波片、检偏器和激光能量计，待测Q开关放置在起偏器和1/4波片之间；所述装置还包括带有刻度的旋转架，起偏器、Q开关、1/4波片和检偏器安装在带有刻度的旋转架上以计量其相位方位。

作为进一步优选地，所述连续激光器的波长与待测Q开关的工作波长相同。

作为进一步优选地，所述待测Q开关包括调Q组件和偏振片波片组件，所述偏振片波片组件包括一个偏振片和一个1/4波片。

相应地，本发明还提供一种激光器Q开关性能测试方法，所述Q开关包括调Q组件和偏振片波片组件，偏振片波片组件包括一个偏振片和一个1/4波片，所述方法包括：

调Q组件性能测试步骤：按照光路依次放置连续激光器、起偏器、调Q组件、1/4波片、检偏器和激光能量计且调整至同轴，所述连续激光器的波长与调Q组件的工作波长相同；将起偏器的透光轴方向与1/4波片的快轴方向的夹角调整为45°；调Q组件不加电的情况下，将检偏器旋转360°，若检偏器旋转360°过程中激光能量计测量得到的激光能量值发生变化，则判断调Q组件不正常；若检偏器旋转360°过程中激光能量计测量得到的激光能量值保持不变，则对调Q组件性能进行进一步测试，给所述调Q组件加载1/4波长电压，将检偏器偏振方向旋至与起偏器方向一致，再将1/4波片旋转360°，1/4波片旋转360°过程中若激光能量计测量到的激光能量值不断变化且存在两次关断现象，判断所述调Q组件性能正常；若1/4波片旋转360°过程中不存在两次关断现象，则判断调Q组件性能不正常；

偏振片波片组件性能测试步骤：按照光路依次放置连续激光器、起偏器、Q开关中的偏振片波片组件、1/4波片、检偏器和激光能量计且调整至同轴，所述连续激光器的波长与偏振片波片组件的工作波长相同；将检偏器、偏振片波片组件、起偏器偏振方向调整一致，再将1/4波片旋转360°，1/4波片旋转360°过程中若激光能量计测量到的激光能量值不断变化且存在两次关断现象，判断所述偏振片波片组件性能正常；若1/4波片旋转360°过程中不存在两次关断现象，则判断偏振片波片组件性能不正常。

作为进一步优选地，所述方法还包括偏振片波片组件性能调试步骤：若偏振片波片组件性能不正常，则调整安装1/4波片的旋转架使1/4波片的快轴与偏振片波片组件中的偏振片透光轴夹角为45°，然后转动偏振片波片组件中的1/4波片使其绕光路光轴转动360°，转动过程中激光能量计将测量到透射激光能量存在两次关断现象，记录关断时1/4波片的快轴方位角度值，并将偏振片波片组件中的1/4波片快轴定位在此方位角度值，则此时偏振片波片组件性能调试正常。

作为进一步优选地，所述方法还包括激光器Q开关状态调整步骤：将调Q组件在1/4波长电压下的快轴方位和偏振片波片组件的快轴方位调至一致，同时调整偏振片波片组件中的偏振片透光轴与1/4波片快轴的夹角为45°，此时激光器Q开关为最佳状态。

因此，本发明可以获得以下的有益效果：本发明提出的激光器Q开关性能测试方法通过判断1/4波片旋转360°过程是否存在两次关断现象，得出待测Q开关性能正常与否的结论，根据性能测试过程中标记的1/4波片快轴方向可将Q开关状态调至最佳，本发明方法直接、准确、可信性高；本发明设计的测试装置不必使用传统脉冲激光器发光所需的脉冲高压电源和众多光学、电气部件，本测试装置简单、安全、操作方便。因此，这种方法和装置可很好地运用于脉冲激光器Q开关性能的测试与检修中。

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Q开关调Q组件性能测试装置结构示意图；

图2为本发明激光器Q开关偏振片波片组件测试装置结构示意图。

图中：1 连续激光器 2 起偏器 3 待测调Q组件 4 1/4波片 5 检偏器 6 直流高压电源 7 探测光学窗口 8 激光能量计 9 检测箱 10 待测偏振片波片组件

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。

本发明利用偏振片、波片等光学元件构建光学开关光路，监测连续激光束通过不同状态下开关光路后的能量变化，以判断待检Q开关性能。

光学开关光路包括连续激光器1、起偏器2、直流高压电源6、1/4波片4和检偏器5，待测Q开关(包括调Q组件3和待测偏振片波片组件10，待测偏振片波片组件10由一个偏振片和一个1/4波片组成)放置于起偏器和1/4波片之间。为便于光路的调整对准，开光光路中的所有元件都通过转接件安装在光学导轨上以保证同轴，并置于检测箱9中，检测箱9在光路的光束出射端留有一个用于接收激光能量的探测光学窗口7。

为了便于测量开关光路的出射能量，在光路的探测光学窗口一侧设置激光能量计8。

连续激光器1的波长应与待测Q开关的工作波长一致，为保证测量精度，连续激光器应采用低噪声高稳定性激光光源。其中，低噪声一般指发光强度的在较宽频带内的瞬时均方根振幅小，如1％以下。高稳定性一般指发光强度的在较长时间段内的均方根波动幅度小，如4小时光强度或光能量变化1％以下。

为了便于分别测试Q开关中的各组件开关性能，光路的机械件应保证便于安装和更换Q开关组件。

为了便于相位的调整、定位，光路中的待测偏振片波片组件10应安装在带有刻度的旋转架上。

图1为本发明激光器Q开关调Q组件性能测试装置结构示意图。如图1所示，本发明激光器Q开关性能测试装置包括依次放置构成开关光路的连续激光器1、起偏器2、1/4波片4和检偏器5，待测调Q组件3放置在起偏器2和1/4波片4之间，上述部件均通过转接件和滑块安装在光学导轨上，以便于将它们调至同轴；其中起偏器2、待测调Q组件3、1/4波片4和检偏器5安装在带有刻度的旋转架上，以便计量其相位方位。连续激光器1、起偏器2、待测调Q组件3、1/4波片4和检偏器5放置在检测箱9中，检测箱9在光路的光束出射端留有一个用于接收激光能量的探测光学窗口7。激光能量计8探测端置于探测光学窗口7一端，与开关光路同轴。

测试时，首先将待测调Q组件3装入测试仪光路中，保证光路各组件同轴，调整安装起偏器2和1/4波片4的旋转架使起偏器2的透光轴与1/4波片4的快轴夹角为45°；不加电情况下，将检偏器5旋转360°的过程中，激光能量计8测量到的能量值应保持不变；然后通过直流高压电源6给待测调Q组件3加载1/4波长电压，将检偏器5的偏振透光轴方向旋至与起偏器2的透光轴方向一致；再将1/4波片4旋转360°的过程中，激光能量计8测量到的激光能量会不断变化，若测量到的激光能量存在两次关断现象(即激光能量计8测量到的激光能量几乎为零)，则可判断待测调Q组件3正常。同时可记录关断时1/4波片4的快轴方位角度值，此角度值即为待测调Q组件3在1/4波长电压下的快轴方位。

图2为本发明激光器Q开关偏振片波片组件测试装置结构示意图。如图2所示，本发明激光器Q开关偏振片波片组件测试装置包括依次放置构成开关光路的连续激光器1、起偏器2、1/4波片4和检偏器5，偏振片波片组件10放置在起偏器2和1/4波片4之间，上述部件均通过转接件和滑块安装在光学导轨上，以便于将它们调至同轴；其中起偏器2、偏振片波片组件10、1/4波片4和检偏器5安装在带有刻度的旋转架上，以便计量其相位方位。连续激光器1、起偏器2、偏振片波片组件10、1/4波片4和检偏器5放置在检测箱9中，检测箱9在光路的光束出射端留有一个用于接收激光能量的探测光学窗口7。激光能量计8探测端置于探测光学窗口7一端，与开关光路同轴。

测试时，首先将待测偏振片波片组件10装入测试仪光路中，将起偏器2、检偏器5和待测偏振片波片组件10的偏振片透光轴方向调至一致，再将1/4波片4旋转360°的过程中，激光能量计8测量到的激光能量会不断变化，若测量到的激光能量存在两次关断现象(即激光能量计8测量到的激光能量几乎为零)，则可判断待测偏振片波片组件10正常。若没有两次关断现象，则判断偏振片波片组件10性能不正常，此时调整安装1/4波片4的旋转架使1/4波片4的快轴与测试光路偏振片透光轴夹角为45°，然后转动待测偏振片波片组件10中的1/4波片绕测试光路光轴转动360°，期间会测量到的透射激光能量存在两次关断现象，记录下关断时1/4波片4的快轴方位角度值并将组件10中的1/4波片快轴定位在此方向即可保证组件10性能正常，此角度值即为待测偏振片波片组件10的快轴方位。

调整激光器Q开关时，只需将待测调Q组件3在1/4波长电压下的快轴方位和待测偏振片波片组件10的快轴方位调至一致，并使组件10中的偏振片透光轴与1/4波片快轴的夹角为45°即可保证激光器Q开关为最佳状态。

图1和图2的开关光路安装在同一光学导轨上，辅助部件也相同，只是待测件不同。

测试过程中，为便于操作可打开检测箱上盖；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Q开关性能测试方法，所述Q开关包括调Q组件(3)和偏振片波片组件(10)，偏振片波片组件(10)包括一个偏振片和一个1/4波片，其特征在于，所述方法包括：

调Q组件性能测试步骤：按照光路依次放置连续激光器(1)、起偏器(2)、调Q组件(3)、1/4波片(4)、检偏器(5)和激光能量计(8)且调整至同轴，所述连续激光器(1)的波长与调Q组件(3)的工作波长相同；将起偏器(2)的透光轴方向与1/4波片(4)的快轴方向的夹角调整为45°；调Q组件(3)不加电的情况下，将检偏器(5)旋转360°，若检偏器(5)旋转360°过程中激光能量计(8)测量得到的激光能量值发生变化，则判断调Q组件(3)不正常；若检偏器旋转360°过程中激光能量计(8)测量得到的激光能量值保持不变，则对调Q组件(3)性能进行进一步测试，给所述调Q组件(3)加载1/4波长电压，将检偏器(5)偏振方向旋至与起偏器(2)方向一致，再将1/4波片(4)旋转360°，1/4波片(4)旋转360°过程中若激光能量计(8)测量到的激光能量值不断变化且存在两次关断现象，判断所述调Q组件(3)性能正常；若1/4波片(4)旋转360°过程中不存在两次关断现象，则判断调Q组件(3)性能不正常；

偏振片波片组件性能测试步骤：按照光路依次放置连续激光器(1)、起偏器(2)、Q开关中的偏振片波片组件(10)、1/4波片(4)、检偏器(5)和激光能量计(8)且调整至同轴，所述连续激光器(1)的波长与偏振片波片组件(10)的工作波长相同；将检偏器(5)、偏振片波片组件(10)、起偏器(2)偏振方向调整一致，再将1/4波片(4)旋转360°，1/4波片(4)旋转360°过程中若激光能量计(8)测量到的激光能量值不断变化且存在两次关断现象，判断所述偏振片波片组件(10)性能正常；若1/4波片(4)旋转360°过程中不存在两次关断现象，则判断偏振片波片组件(10)性能不正常。

2.如权利要求1所述的激光器Q开关性能测试方法，其特征在于，所述方法还包括偏振片波片组件性能调试步骤：若偏振片波片组件(10)性能不正常，则调整安装1/4波片(4)的旋转架使1/4波片(4)的快轴与偏振片波片组件(10)中的偏振片透光轴夹角为45°，然后转动偏振片波片组件(10)中的1/4波片使其绕光路光轴转动360°，转动过程中激光能量计(8)将测量到透射激光能量存在两次关断现象，记录关断时1/4波片(4)的快轴方位角度值，并将偏振片波片组件(10)中的1/4波片快轴定位在此方位角度值，则此时偏振片波片组件(10)性能调试正常。

3.如权利要求2所述的激光器Q开关性能测试方法，其特征在于，所述方法还包括激光器Q开关状态调整步骤：将调Q组件(3)在1/4波长电压下的快轴方位和偏振片波片组件(10)的快轴方位调至一致，同时调整偏振片波片组件(10)中的偏振片透光轴与1/4波片快轴的夹角为45°，此时激光器Q开关为最佳状态。