CN109470449A - 激光增益模块关键性能测试装置 - Google Patents

激光增益模块关键性能测试装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109470449A
CN109470449A CN201811188652.7A CN201811188652A CN109470449A CN 109470449 A CN109470449 A CN 109470449A CN 201811188652 A CN201811188652 A CN 201811188652A CN 109470449 A CN109470449 A CN 109470449A
Authority
CN
China
Prior art keywords
degree
laser gain
gain module
reflective mirror
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201811188652.7A
Other languages
English (en)
Inventor
王江峰
郭江涛
卢兴华
夏刚
王小琴
李学春
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority to CN201811188652.7A priority Critical patent/CN109470449A/zh
Publication of CN109470449A publication Critical patent/CN109470449A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

一种激光增益模块关键性能测试装置，其构成包括：二分之一波片、第一偏振分光棱镜、扩束器、第一光阑、待测激光增益模块、第一透镜、第一45度全反镜、第一45度半反镜、第二可变口径光阑、第二透镜、波前传感器、第三45度全反镜、第三可变口径光阑、第三透镜、第二45度半反镜、第三45度全反镜、测试图像传感器及偏振分析测试器，所述测试装置可测试待测激光增益模块的二维增益分布、二维波前分布及二维热褪偏分布。本发明具有激光增益模块性能测试全面、测试通用性强、测试装置结构紧凑等特点。

Description

激光增益模块关键性能测试装置
技术领域
本发明涉及固体激光放大技术领域，特别是一种激光增益模块关键性能测试技术。
背景技术
随着固体激光技术的发展，激光系统需要实现大能量、高功率、高光束质量等指标的激光脉冲输出。激光增益模块是其中影响光束质量的关键模块单元，对关键模块的性能进行全面深入系统的测试，为整体激光系统性能控制起到关键支撑作用。
固体激光系统增益介质主要包含透射式棒状或者片状固体结构，以及反射式等，这里主要关注透射式固体增益介质。激光增益模块二维增益分布是影响光束近场的主要因素，详细测试激光增益模块二维增益分布可以为激光近场预测及近场预补偿提供支持。激光增益模块热效应是导致固体激光系统光束质量恶化的关键因素，尤其是对于重频固体激光器及放大器系统。固体激光增益介质中热效应会导致热透镜效应、热致褪偏效应、及热致波前畸变，详细测试激光增益模块热效应分布(热波前及热褪偏)分布也具有关键支撑作用。
现有测试技术，主要包含单独测试增益性能，或者采用不同设备分别对激光增益模块进行增益分布、热致褪偏分布、及热致波前分布进行测试，暂无装置给出详细的热褪偏测试及分析方法与步骤，在实验测试方面存在复杂性及不确定性，难以统一化、标准化。
发明内容
本发明是提供一种激光增益模块关键性能测试装置，该装置具有激光增益模块性能测试全面、测试通用性强、测试装置结构紧凑等特点。
本发明的技术解决方案如下：
一种激光增益模块关键性能测试装置，特点在于其构成包括：二分之一波片、第一偏振分光棱镜、扩束器、第一光阑、待测激光增益模块、第一透镜、第一45度全反镜、第一45度半反镜、第二可变口径光阑、第二透镜、波前传感器、第二45度全反镜、第三可变口径光阑、第三透镜、第二45度半反镜、第三45度全反镜、测试图像传感器及偏振分析测试器；
输入的垂直线偏振激光脉冲依次经所述的二分之一波片、第一偏振分光棱镜、扩束器、第一光阑、待测激光增益模块、第一透镜、第一45度半反镜，该第一45度半反镜将入射光分为反射光和透射光，在所述的反射光方向依次是第二可变口径光阑、第二透镜、波前传感器；在所述的透射光方向依次经第二45度全反镜、第三可变口径光阑、第三透镜、第二45度半反镜，该第二45度半反镜又将入射光分为反射光和透射光，在该反射光方向依次是第三 45度反射镜和测试图像传感器；在该透射光方向是所述的偏振分析测试器；
所述的第一光阑为硬边可变口径光阑或适合于待测激光增益模块通过口径的固定口径软边光阑；
所述的待测激光增益模块为固体激光增益介质，为透射式棒状或者片状。
所述的波前传感器感光靶面与待测激光增益模块的增益介质后端面互为共轭像面。
所述的图像传感器感光靶面与待测激光增益模块的增益介质后端面互为共轭像面。
所述的偏振分析测试器由依次的二分之一波片、偏振分光棱镜及图像传感器构成。
所述的垂直线偏振注入激光为脉冲光束，可为调Q激光器输出或再生激光放大器输出线偏振光束，一般应为符合增益介质中心放大波长窄线宽单模激光器输出；
所述的扩束器元件为10倍扩束器，但光束扩束倍数可以依据实际测试通光口径调整。
所述的待测激光增益模块为透射式棒状或者片状增益介质，通光口径范围为4mm-30mm，通过调整扩束器放大倍数，可实现不同口径增益介质测量；
所述的第二可变口径光阑和第三可变口径光阑为空间滤波用硬边可变小孔光阑，抑制空间高频成分，进行空间滤波；
所述的滤光片为吸收型窄带滤光片，分别起到衰减光束及滤除杂散光(氙灯散射光束或增益介质自发辐射荧光)作用；
所述的波前传感器系统包含波前传感器探测器、相对应的控制计算机、及配套控制软件；
所述的测试图像传感器CCD包含图像传感器、相对应的控制计算机、及配套控制软件；
所述的偏振分析测试器包含具有一维平移的二分之一波片、偏振分光棱镜、图像传感器、相对应的控制计算机、及配套控制软件组成；
本发明利用同步信号发生器同步控制激光增益模块泵浦电源触发时间和光脉冲到达时间，实现光信号脉冲放大。
与现有技术相比，本发明具有如下效果：
本发明具有激光增益模块关键性能测试全面，可以分别测试二维增益分布、二维热褪偏分布、及二维热波前分布；
本发明测试通用性强，可以适用于不同口径、不同形状(棒状或者片状) 增益模块关键性能测试；
本发明装置结构紧凑，使用方便，整体置于小型光学平台具有可移动性。
附图说明
图1为激光增益模块关键性能测试装置结构示意图；
图2为偏振分析测试器结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。但不应以此限制本发明的保护范围。
先请参阅图1，图1为本发明激光增益模块关键性能测试装置实施例1结构示意图，由图可见，本发明构成包括：垂直线偏振激光脉冲依次经所述的二分之一波片、第一偏振分光棱镜、扩束器、第一光阑、待测激光增益模块、第一透镜、第一45度半反镜，然后依据测试目的(测试波前、增益、或热褪偏)分为三个方向：方向一，测试波前分布，垂直线偏振光脉冲依次经过第二可变口径光阑、第二透镜、波前传感器；方向二，测试增益分布，依次经过第二45度全反镜、第三可变口径光阑、第三透镜、第二45度半反镜、第三45度全反镜、测试图像传感器；方向三，测试热褪偏分布，依次经过第二 45度全反镜、第三可变口径光阑、第三透镜、第二45度半反镜、偏振分析测试器；
所述的垂直线偏振注入激光为脉冲光束，可为调Q激光器输出或再生激光放大器输出线偏振光束，一般应为符合增益介质中心放大波长窄线宽单模激光输出；
所述的扩束器元件为10倍扩束器，但光束扩束倍数可以依据实际测试增益介质通光口径调整。
所述的第一光阑为硬边可变光阑或适合于待测激光增益模块通光口径的固定口径软边光阑；
所述的待测激光增益模块为透射式棒状或者片状增益介质，通光口径范围为4mm-30mm，通过调整不同扩束器光束，可实现不同口径测量；
所述的第二可变口径光阑和第三可变口径光阑为空间滤波用硬边可变小孔光阑，抑制空间高频成分，进行空间滤波；
所述的滤光片为吸收型窄带滤光片，分别起到衰减光束及滤除杂散光(氙灯散射光束或增益介质自发辐射荧光)作用；
所述的波前传感器系统包含波前传感器探测器、相对应的控制计算机、及配套控制软件组成；
所述的测试图像传感器CCD包含图像传感器、相对应的控制计算机、及配套控制软件组成；
所述的偏振分析测试器构成可以参考图2，包含具有一维平移的二分之一波片、偏振分光棱镜、图像传感器、相对应的控制计算机、及配套控制软件组成；
本发明利用同步信号发生器同步控制激光增益模块泵浦电源触发时间和光脉冲到达时间，实现激光信号脉冲放大。
下面结合图1，详细说明激光增益模块不同性能测试方法与步骤：
垂直线偏振激光脉冲依次经所述的二分之一波片、第一偏振分光棱镜、扩束器、第一光阑、待测激光增益模块、第一透镜、第一45度半反镜，然后依据测试目的(测试波前、增益、或热褪偏)分为三个方向：
方向一，测试波前分布，垂直线偏振光脉冲依次经过第二可变口径光阑、第二透镜，进入波前传感器。利用波前传感器可测试波前二维分布，得到二维波前分布数据，波前分布包含光束空间相位信息，可从中分析得出热透镜大小；
方向二，测试增益分布，依次经过第二45度全反镜、第三可变口径光阑、第三透镜、第二45度半反镜、第三45度全反镜、测试图像传感器。分别测试放大(Iamplify)和无放大(Isignal)时光束近场强度，并分别记录对应时刻环境光背底(Iback1和Iback2)，依据如下公式计算增益分布；
方向三，测试热褪偏分布，依次经过第二45度全反镜、第三可变口径光阑、第三透镜、第二45度半反镜，到达一维平移二分之一波片、偏振分光棱镜、及图像传感器(CCD)。已知注入光束为P光，则经过包含热效应的待测激光模块5，光束偏振发生变化，此时分别记录无二分之一波片(Iout)和包含二分之一波片(Idep)光束近场强度，并分别记录对应时刻环境光背底(Iback1和Iback2)，用下式计算热褪偏分布(Γ)；
实验表明，本发明装置可测试待测激光增益模块的二维增益分布、二维波前分布及二维热褪偏分布。本发明具有激光增益模块性能测试全面、测试通用性强、测试装置结构紧凑等特点。
以上所述仅为本发明实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种激光增益模块关键性能测试装置，特征在于其构成包括：二分之一波片(1)、第一偏振分光棱镜(2)、扩束器(3)、第一光阑(4)、待测激光增益模块(5)、第一透镜(6)、第一45度全反镜(7)、第一45度半反镜(8)、第二可变口径光阑(9)、第二透镜(10)、波前传感器(11)、第二45度全反镜(12)、第三可变口径光阑(13)、第三透镜(14)、第二45度半反镜(15)、第三45度全反镜(16)、测试图像传感器(17)及偏振分析测试器(18)；
输入的垂直线偏振激光脉冲依次经所述的二分之一波片(1)、第一偏振分光棱镜(2)、扩束器(3)、第一光阑(4)、待测激光增益模块(5)、第一透镜(6)、第一45度半反镜(8)，该第一45度半反镜(8)将入射光分为反射光和透射光，在所述的反射光方向依次是第二可变口径光阑(9)、第二透镜(10)、波前传感器(11)；在所述的透射光方向依次经第二45度全反镜(12)、第三可变口径光阑(13)、第三透镜(14)、第二45度半反镜(15)，该第二45度半反镜(15)又将入射光分为反射光和透射光，在该反射光方向依次是第三45度反射镜(16)和测试图像传感器(17)；在该透射光方向是所述的偏振分析测试器(18)；
所述的第一光阑(4)为硬边可变口径光阑或适合于待测激光增益模块(5)通过口径的固定口径软边光阑；
所述的待测激光增益模块(5)为固体激光增益介质，为透射式棒状或者片状。
2.根据权利要求1所述的激光增益模块关键性能测试装置，其特征在于所述的波前传感器(11)感光靶面与待测激光增益模块(5)的增益介质后端面互为共轭像面。
3.根据权利要求1所述的激光增益模块关键性能测试装置，其特征在于所述的图像传感器(17)感光靶面与待测激光增益模块(5)的增益介质后端面互为共轭像面。
4.根据权利要求1所述的激光增益模块关键性能测试装置，其特征在于所述的偏振分析测试器(18)由依次的二分之一波片(181)、偏振分光棱镜(182)、及图像传感器(183)构成。
CN201811188652.7A 2018-10-12 2018-10-12 激光增益模块关键性能测试装置 Withdrawn CN109470449A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811188652.7A CN109470449A (zh) 2018-10-12 2018-10-12 激光增益模块关键性能测试装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811188652.7A CN109470449A (zh) 2018-10-12 2018-10-12 激光增益模块关键性能测试装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109470449A true CN109470449A (zh) 2019-03-15

Family

ID=65664057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811188652.7A Withdrawn CN109470449A (zh) 2018-10-12 2018-10-12 激光增益模块关键性能测试装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109470449A (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5121405A (en) * 1990-12-20 1992-06-09 Coherent, Inc. Alignment control system for lasers
US6115402A (en) * 1997-09-05 2000-09-05 Coherent, Inc. Solid-state laser having resonator configured for compensating for thermal lensing
CN1804711A (zh) * 2006-01-16 2006-07-19 中国科学院光电技术研究所 利用腔内自适应光学技术改善固体激光器光束质量的装置
CN102208733A (zh) * 2011-04-15 2011-10-05 中国科学院上海光学精密机械研究所 增益介质和热沉压接安装装置及其安装方法
CN102637994A (zh) * 2012-04-18 2012-08-15 清华大学 激光光束质量的控制装置及方法
CN102645745A (zh) * 2012-04-18 2012-08-22 清华大学 激光光强分布和波前的控制装置及控制方法
CN103311794A (zh) * 2013-05-14 2013-09-18 武汉梅曼科技有限公司 一种环形偏振补偿的固体激光器
CN105071198A (zh) * 2015-08-31 2015-11-18 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种消除激光器增益模块因窗口形变造成的波前畸变的装置及其方法
CN105207045A (zh) * 2015-10-19 2015-12-30 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种片状激光放大器的热畸变补偿装置
CN107482432A (zh) * 2017-08-16 2017-12-15 中国科学院上海光学精密机械研究所 环形多程激光放大装置
CN108258572A (zh) * 2018-02-12 2018-07-06 中国科学院上海光学精密机械研究所 有源反射镜式激光增益介质装调装置及面型检测方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5121405A (en) * 1990-12-20 1992-06-09 Coherent, Inc. Alignment control system for lasers
US6115402A (en) * 1997-09-05 2000-09-05 Coherent, Inc. Solid-state laser having resonator configured for compensating for thermal lensing
CN1804711A (zh) * 2006-01-16 2006-07-19 中国科学院光电技术研究所 利用腔内自适应光学技术改善固体激光器光束质量的装置
CN102208733A (zh) * 2011-04-15 2011-10-05 中国科学院上海光学精密机械研究所 增益介质和热沉压接安装装置及其安装方法
CN102637994A (zh) * 2012-04-18 2012-08-15 清华大学 激光光束质量的控制装置及方法
CN102645745A (zh) * 2012-04-18 2012-08-22 清华大学 激光光强分布和波前的控制装置及控制方法
CN103311794A (zh) * 2013-05-14 2013-09-18 武汉梅曼科技有限公司 一种环形偏振补偿的固体激光器
CN105071198A (zh) * 2015-08-31 2015-11-18 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种消除激光器增益模块因窗口形变造成的波前畸变的装置及其方法
CN105207045A (zh) * 2015-10-19 2015-12-30 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种片状激光放大器的热畸变补偿装置
CN107482432A (zh) * 2017-08-16 2017-12-15 中国科学院上海光学精密机械研究所 环形多程激光放大装置
CN108258572A (zh) * 2018-02-12 2018-07-06 中国科学院上海光学精密机械研究所 有源反射镜式激光增益介质装调装置及面型检测方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘秋菊等: "有源反射镜式片状 Ｎｄ∶ＬｕＡＧ 增益介质热分析", 《中国激光》 *
温磊: "大口径 Ｎ４１型激光钕玻璃的小信号增益", 《光学精密工程》 *
黄文发，李学春: "激光二极管抽运氦气冷却钕玻璃叠片激光放大器热致波前畸变和应力双折射的数值模拟和实验研究", 《物理学报》 *
黄文发，王江峰: "基于边缘加热的气冷钕玻璃放大器热波前畸变补偿", 《中国激光》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5418797A (en) Time gated imaging through scattering material using polarization and stimulated raman amplification
US5303710A (en) Apparatus for imaging an object in or through a scattering medium using coherent anti-Stokes Raman scattering
CN111202499B (zh) 快速高效自适应光学补偿的受激拉曼散射成像系统和方法
US7119906B2 (en) Optical remote sensor with differential Doppler motion compensation
US20130015367A1 (en) Wavefront Correction of Light Beam
US5359410A (en) Complete diagnostics of ultrashort pulses without nonlinear process
WO2024051079A1 (zh) 一种主动结构光照明的超分辨显微成像方法及系统
CN201247199Y (zh) 测量光学非线性的4f相位相干成像装置
CN206724885U (zh) 一种测量微小透明物体的装置
CN109031915A (zh) 一种获取多模光纤成像传输矩阵的方法及系统
CN106970157B (zh) 同时观测透明流体和透明固体内部声场的光学装置和方法
CN105092029A (zh) 双色、微区反射式瞬态光谱测量系统
CN109540304A (zh) 一种基于频率分辨光学开关法的超短激光脉冲测量装置
CN212489863U (zh) 一种快速高效自适应光学补偿的受激拉曼散射成像系统
CN105675153B (zh) 大口径超短激光脉冲前沿径向群延迟的测量装置和测量方法
US5270853A (en) Method and apparatus for imaging an object in or through a scattering medium by using multiple-wave mixing
US5375011A (en) Non-linear, real-time, micrometer resolution optical time domain reflectometers for optoelectronic circuits diagnostic and sensing applications
CN102967445B (zh) 偏振分光镜热畸变的测量装置及测量方法
CN207487831U (zh) 单发次超短激光脉冲宽度测量装置
CN109470449A (zh) 激光增益模块关键性能测试装置
US3779631A (en) Optical correlator having a dye amplifier for amplifying correlating portions of signals
CN101226145A (zh) 消除非线性吸收影响的非线性折射性质测量方法
CN202916182U (zh) 基于驻波激发瞬态体光栅效应的材料特性检测装置
CN105929526A (zh) 一种体全息还原扫描光束的sted超分辨显微系统及显微方法
CN102636830B (zh) 条形相位光阑及采用该光阑的4f相位相干非线性成像系统及该系统对非线性折射率测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20190315

WW01 Invention patent application withdrawn after publication