CN109084954A - 一种激光器核心参数快速测量方法 - Google Patents

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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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Abstract

本发明公开了一种激光器核心参数快速测量方法，将待测激光器的输出光束分成多束，同时进行测量并输出结果。本发明可以快速测量激光器的光斑圆度、光束质量、脉冲宽度、重复频率、平均功率和波长这些核心参数，可以进一步计算出激光器输出的峰值功率密度，对于工业标记和加工具有重要意义。

Description

一种激光器核心参数快速测量方法
技术领域
本发明涉及激光器参数测量技术领域，特别是涉及一种激光器核心参数快速测量方法。
背景技术
近年来随着激光技术日益成熟，激光器由于其单色性、高亮度、方向性好，被越来越多地用于生产和生活。而市场上大部分测量仪器只能测量激光器的某一参数，效率较差，如何准确快速地测量激光器的核心参数可以提高企业的生产效率。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种激光器核心参数快速测量方法。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种激光器核心参数快速测量方法，将待测激光器的输出光束分成多束，同时进行测量并输出结果。
进一步地，所述将待测激光器的输出光束分为多束，具体为，使用菱形棱镜A将待测激光器发出的光束I分成两束，反射光束I1和透射光束I2，菱形棱镜B把I2分成反射光束I3和透射光束I4，各光束的平均功率分别为P，P1，P2，P3，P4。
进一步地，其中，平均功率的测量方法如下：
菱形棱镜的分光比例为P1＝Pη1，P2＝Pη2，P3＝P2η1，P4＝P2η2；
通过功率计测量得到光束I4的平均功率P4，通过测量得到的菱形棱镜的透射率η2，从而，得到激光器输出的平均功率：
进一步地，其中，输出光谱的测量方法如下：
光束I4照射功率计并发生漫反射，用光谱仪去测量漫反射光可以得到激光器的输出光谱。
进一步地，其中，脉冲宽度和重复频率的测量：
光束I3经过合适的衰减器照射对应波长的光电探头，使光电探头工作在线性区间，光信号被转换为电信号，通过示波器收集并计算电信号的脉冲宽度和频率，得到激光器的脉冲宽度和重复频率。
进一步地，其中，束腰直径、椭圆度和光束质量的测量方法如下：
光束I1经过衰减器照射在CCD上，连接计算机，经软件拟合计算得到光束I1在距离激光器出光口Z1距离处的光斑直径d1和椭圆度e1；然后计算机控制伺服电机，使CCD在丝杠导轨上移动至距离出光口Z2和Z3的位置，分别测量I1在位置Z2和Z3处的光斑直径d2、d3和椭圆度e2、e3，并根据公式计算束腰直径和光束质量因子M2。
进一步地，其中，将CCD、光谱仪、功率计、示波器连接至计算机，由计算机采集数据，进一步计算脉冲峰值功率，并生成检测报告。
与现有技术相比，本发明的有益效果为，可以快速测量激光器的光斑圆度、光束质量、脉冲宽度、重复频率、平均功率和波长这些核心参数，可以进一步计算出激光器输出的峰值功率密度，对于工业标记和加工具有重要意义。
附图说明
图1所示为本申请测量方法原理图；
图2所示为本申请菱形棱镜分光光路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本发明提供了一种激光器核心参数快速测量方法，将待测激光器的输出光束分成多束，同时进行测量并输出结果。
如图2所示，所述将待测激光器的输出光束分为多束，具体为，使用菱形棱镜A将待测激光器发出的光束I分成两束，反射光束I1和透射光束I2，菱形棱镜B把I2分成反射光束I3和透射光束I4，各光束的平均功率分别为P，P1，P2，P3，P4。
进一步地，平均功率的测量方法如下：
菱形棱镜的分光比例为P1＝Pη1，P2＝Pη2，P3＝P2η1，P4＝P2η2；
通过功率计测量得到光束I4的平均功率P4，通过测量得到的菱形棱镜的透射率η2，从而，得到激光器输出的平均功率：
进一步地，其中，输出光谱的测量方法如下：
光束I4照射功率计并发生漫反射，用光谱仪去测量漫反射光可以得到激光器的输出光谱。
进一步地，脉冲宽度和重复频率的测量：
光束I3经过合适的衰减器照射对应波长的光电探头，使光电探头工作在线性区间，光信号被转换为电信号，通过示波器收集并计算电信号的脉冲宽度和频率，得到激光器的脉冲宽度和重复频率。
进一步地，束腰直径、椭圆度和光束质量的测量方法如下：
光束I1经过衰减器照射在CCD上，连接计算机，经软件拟合计算得到光束I1在距离激光器出光口Z1距离处的光斑直径d1和椭圆度e1；然后计算机控制伺服电机，使CCD在丝杠导轨上移动至距离出光口Z2和Z3的位置，分别测量I1在位置Z2和Z3处的光斑直径d2、d3和椭圆度e2、e3，并根据下述公式计算束腰直径和光束质量因子M2。
d2＝A+B·Z+C·Z2
式中：
d------光束直径，mm；
A------光束特征系数；
B------光束特征系数；
C------光束特征系数；
Z0------束腰位置，m；
d0------束腰直径，mm；
θ------远场束散角，mrad；
M2-----光束质量因子。
进一步地，将CCD、光谱仪、功率计、示波器连接至计算机，由计算机采集数据，进一步计算脉冲峰值功率，并生成检测报告。
本方法适用于平均功率1瓦到100瓦，脉冲宽度大于1nm，光束宽度0.1-3mm的脉冲固体激光器。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种激光器核心参数快速测量方法，其特征在于，将待测激光器的输出光束分成多束，同时进行测量并输出结果。
2.根据权利要求1所述的激光器核心参数快速测量方法，其特征在于，所述将待测激光器的输出光束分为多束，具体为，使用菱形棱镜A将待测激光器发出的光束I分成两束，反射光束I1和透射光束I2，菱形棱镜B把I2分成反射光束I3和透射光束I4，各光束的平均功率分别为P，P1，P2，P3，P4。
3.根据权利要求2所述的激光器核心参数快速测量方法，其特征在于，其中，平均功率的测量方法如下：
菱形棱镜的分光比例为P1＝Pη1，P2＝Pη2，P3＝P2η1，P4＝P2η2；
通过功率计测量得到光束I4的平均功率P4，通过测量得到的菱形棱镜的透射率η2，从而，得到激光器输出的平均功率：
4.根据权利要求3所述的激光器核心参数快速测量方法，其特征在于，其中，输出光谱的测量方法如下：
光束I4照射功率计并发生漫反射，用光谱仪去测量漫反射光可以得到激光器的输出光谱。
5.根据权利要求4所述的激光器核心参数快速测量方法，其特征在于，其中，脉冲宽度和重复频率的测量：
光束I3经过合适的衰减器照射对应波长的光电探头，使光电探头工作在线性区间，光信号被转换为电信号，通过示波器收集并计算电信号的脉冲宽度和频率，得到激光器的脉冲宽度和重复频率。
6.根据权利要求5所述的激光器核心参数快速测量方法，其特征在于，其中，束腰直径、椭圆度和光束质量的测量方法如下：
光束I1经过衰减器照射在CCD上，连接计算机，经软件拟合计算得到光束I1在距离激光器出光口Z1距离处的光斑直径d1和椭圆度e1；然后计算机控制伺服电机，使CCD在丝杠导轨上移动至距离出光口Z2和Z3的位置，分别测量I1在位置Z2和Z3处的光斑直径d2、d3和椭圆度e2、e3，并根据公式计算束腰直径和光束质量因子M2。
7.根据权利要求6所述的激光器核心参数快速测量方法，其特征在于，其中，将CCD、光谱仪、功率计、示波器连接至计算机，由计算机采集数据，进一步计算脉冲峰值功率，并生成检测报告。
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