CN208239052U - 一种激光杂散光测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种激光杂散光测量装置，该装置沿光路传输方向依次放置有待测光路、取样反射镜、光电管和示波器；所述光电管用于接收通过待测光路后并通过取样反射镜后的待测光束；所述待测光束包括主激光和待测光路中的所有杂散光，所述示波器用于测量光电管采集的光电信号；待测光路包含光源和至少一个透射光学元件，在光路传播方向上的位置关系依次为光源、透射光学元件和取样反射镜，待测光束经过取样反射镜后到达光电管。本实用新型有效解决了快速精确定位产生杂散光的具体光学元件的难题，测量原理简单，操作简便；该测量装置能够区分由不同光学元件产生的杂散光，具有时间分辨率高的特点，整个系统结构简单紧凑、成本低,极大简省了时间成本和经济成本。
Description
技术领域
本实用新型适用于激光检测领域，具体涉及一种大型高功率激光装置的激光杂散光测量装置。
背景技术
在大型高功率激光装置中，光路较为复杂、大口径光学元件较多。由于漏光、元件表面残余反射以及光学元件表面散射等原因，系统会产生杂散光。部分杂散光经过透镜的汇聚，会在焦点处形成鬼像。一旦鬼像的能量密度达到一定程度且鬼像位置处恰好有光学元件时，该元件很容易损伤，给整个装置带来很大的安全风险。对于大型高功率激光装置，鬼像的产生是非常复杂的。装置中的光学表面众多，随着杂散光所产生的鬼像阶数增加，产生的鬼像数目十分庞大，能否准确追溯到产生鬼像的光学元件对于装置的安全运行是非常必要的。另外，大型高功率激光装置通常采用多程放大，若杂散光通过增益介质后会消耗系统储能，造成主激光的增益降低，影响整个装置的放大效率。因此，为了抑制杂散光对装置性能的影响，杂散光需要得到精确测量，产生杂散光的光学元件需要被快速精确定位。
现有的杂散光测量方法主要有面源法和点源法，这两种方法主要应用于成像光学领域以及空间遥感技术领域。面源法假定杂散光在像面上呈均匀分布，分别测得黑斑和白斑在被测光学系统像面上的照度。二者的比值定义为杂光系数，用来评估整个光学系统的消除杂散光的能力。点源法定义点源透过率（PST）为视场外离轴角θ的点源在被测光学系统像面上的照度与入瞳处照度之比，通过对不同离轴角的点源像面照度测量给出离轴角—点源透过率曲线，该曲线被用来评估系统的消杂光能力。从上述分析可以看出，这两种杂散光测量方法主要关注杂散光的空间分布，测量值仅反映总系统产生杂散光的强度，不能追溯杂散光的来源、定位产生杂散光的光学元件，不能满足基于多程放大的大型高功率激光装置的杂散光测量需求。
综上所述，开发出能够快速测量杂散光强度并定位杂散光光学元件的杂散光测量装置无疑是非常必要的。
实用新型内容
针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种测量原理简单、测量精度高、操作容易的激光杂散光测量装置，用于解决快速精确定位产生杂散光光学元件的难题，为高功率激光多程放大提供技术指导。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种激光杂散光测量装置，沿光路传输方向依次放置有待测光路、取样反射镜、光电管和示波器；所述光电管用于接收通过待测光路后并通过取样反射镜后的待测光束；所述待测光束包括主激光和待测光路中的所有杂散光，所述示波器用于测量光电管采集的光电信号；所述待测光路包含光源和至少一个透射光学元件，在光路传播方向上的位置关系依次为光源、透射光学元件和取样反射镜，所述待测光束经过取样反射镜后到达光电管。
进一步的，在包含至少一个透射光学元件的待测电路中，源激光在通过各透射光学元件时会在各透射光学元件的每个表面进行反射，最终形成主激光和若干束剩余反射光，即包含主激光和杂散光的待测光束。
进一步的，所述光电管用于采集待测光路中到达测量点的主激光和由每一透射光学元件表面的剩余反射光，所述示波器用于接收和采集待测光束到达光电管测量点位置时产生的一系列脉冲信号，并确定主激光与杂散光到达光电管测量点的时间差。
进一步的，所述取样反射镜具有透射取样的功能，所述光电管放置于取样反射镜的透射取样光路中。
进一步的，光电管上硬联结有示波器。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：
1、本实用新型有效的解决了快速精确定位产生杂散光的具体光学元件的难题，具有测量原理简单，操作简便等优点；
2、该装置基于光电探测测量时间脉冲序列，能够区分由不同光学元件产生的杂散光，具有时间分辨率高的特点；
3、整个系统结构简单紧凑、成本低, 极大简省了时间成本和经济成本。
附图说明
图1为本实用新型提供的一个实施例示意图；
图2为本实用新型提供的另一个实施例的示意图；
附图标号说明：1—腔反射镜Ⅰ；2—放大器；3—透镜Ⅰ；4—小孔；5—透镜Ⅱ；6—反射镜Ⅰ；7—反射镜Ⅱ；8—反射镜Ⅲ；9—取样反射镜；10—电光开关；11—腔反射镜Ⅱ；12—光电管；13—示波器。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例，对本实用新型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仅用于解释本实用新型，并不限定本实用新型。
针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种测量结构简单、操作容易、适用于大型高功率激光装置的杂散光测量装置，该装置能够实现产生杂散光光学元件的快速定位。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
实施例1如图1所示，一种激光杂散光测量装置，沿光路传输方向依次放置有待测光路、取样反射镜、光电管和示波器；所述光电管放置于取样反射镜背面，用于接收通过待测光路后并通过取样反射镜后的激光；所述光电管还与用于一台用于测量光电管所接收信号的示波器相连接。
所述待测光路包含光源和至少一个透射光学元件，在光路传播方向上其位置关系依次为光源、透射光学元件和取样反射镜，主激光和待测光路中所有透射光学元件表面剩余反射形成的剩余反射光（即杂散光）经过取样反射镜后到达光电管。
在包含多透射光学元件的待测电路中，源激光在通过各透射光学元件时会在每个元件的表面进行反射，那么在包含该待测光路的激光杂散光测量装置确定后，可以预先计算待测光路中每一透射光学元件表面的各杂散光到达光电管测量点与主激光到达测量点的理论时间差。
在进行测量时，打开光源后，使用该测量装置能采集到实际待测光路中每一透射光学元件表面的剩余反射光到达光电管测量点与主激光到达测量点的实测时间差，即示波器能相应的采集到一系列脉冲信号，并确定主激光与各杂散光到达光电光测量点的实测时间差。
然后比较理论时间差与实测时间差，即可确定杂散光是由哪一块具体的光学元件产生。
实施例2如图2所示，为一种激光杂散光测量装置，该装置包含：取样反射镜（9）、光电管（12）、示波器（13）组成的测量光路，以及包含多个透射光学元件的待测光路。在该实施例中，待测光路包括沿主激光传输方向放置的反射镜Ⅰ（6）、反射镜Ⅱ（7）、小孔（4）、透镜Ⅰ（3）、放大器（2）、腔反射镜Ⅰ（1）、反射镜Ⅲ（8）。在其他实施例中该包含多个透射光学元件的待测光路并不做具体限制，以使激光和杂散光能入射至取样反射镜（9）即可。
在本实施例中，主激光经过反射镜Ⅰ（6）和反射镜Ⅱ（7）注入进整个多程放大光学系统，所述的主激光焦点在小孔（4）所在平面，主激光经过透镜Ⅰ（3）后变为平行光。放大器（2）对所述平行主激光进行放大；腔反射镜Ⅰ（1）使得平行主激光再一次通过放大器（2）。经过透镜（3）的聚焦后，主激光再一次通过小孔（4），并经过反射镜Ⅲ（8）后主激光在取样反射镜（9）处透射产生取样光进入到光电管中；同时主激光则在取样反射镜（9）上反射入射到电光开关（10）。腔反射镜Ⅱ（12）使得主激光原路返回再次通过小孔（4）、透镜Ⅰ（3）、放大器（2）和腔反射镜Ⅰ（1）。腔反射镜Ⅰ（11）再次反射主激光。主激光依次经过放大器（2）、透镜Ⅰ（3）、小孔（4）、透镜Ⅱ（5）后输出。
主激光通过各光学元件产生的杂散光也在经过取样反射镜（9）时被透射取样入射到光电管中，与光电管相连的示波器测量得到包括主激光和杂散光在内的时间脉冲序列，若已知主激光和其中一个杂散光到达光电管测量点处的时间间隔为t，则杂散光与主激光之间的光程差为c*t，所述c为光速。每一个杂散光均可以计算其对应的实测光程差，而根据光学系统的光路结构可以计算该杂散光在理论上的光程差。根据计算得到实测光程差和光学系统光路结构计算的理论光程差的比较结果，即可以确定杂散光是由某一块具体的光学元件产生。
综上所述，本实用新型提供了一种激光杂散光测量装置，解决了快速精确定位产生杂散光光学元件的难题，具有测量原理简单，时间分辨率，操作简便等优点。本实用新型为高功率激光多程放大提供了技术指导，同时在杂散光测量领域也有应用前景。
本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (5)
1.一种激光杂散光测量装置，其特征在于，沿光路传输方向依次放置有待测光路、取样反射镜、光电管和示波器；所述光电管用于接收通过待测光路后并通过取样反射镜后的待测光束；所述待测光束包括主激光和待测光路中的所有杂散光，所述示波器用于测量光电管采集的光电信号；所述待测光路包含光源和至少一个透射光学元件，在光路传播方向上的位置关系依次为光源、透射光学元件和取样反射镜，所述待测光束经过取样反射镜后到达光电管。
2.如权利要求1所述的一种激光杂散光测量装置，其特征在于，在包含至少一个透射光学元件的待测电路中，源激光在通过各透射光学元件时会在各透射光学元件的每个表面进行反射，最终形成主激光和若干束剩余反射光，即包含主激光和杂散光的待测光束。
3.如权利要求1所述的一种激光杂散光测量装置，其特征在于，所述光电管用于采集待测光路中到达测量点的主激光和由每一透射光学元件表面的剩余反射光，所述示波器用于接收和采集待测光束到达光电管测量点位置时产生的一系列脉冲信号，并确定主激光与杂散光到达光电管测量点的时间差。
4.如权利要求1所述的一种激光杂散光测量装置，其特征在于，所述取样反射镜具有透射取样的功能，所述光电管放置于取样反射镜的透射取样光路中。
5.如权利要求1所述的一种激光杂散光测量装置，其特征在于，光电管上硬联结有示波器。
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|---|---|---|---|---|
| CN112485901A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-12 | 长光卫星技术有限公司 | 一种快速获取杂光来源和杂光系数的仿真建模方法 |
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2018
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