TWI583928B

TWI583928B - 多功能雷射量測裝置及其方法

Info

Publication number: TWI583928B
Application number: TW103107551A
Authority: TW
Inventors: 卓俊佑; 蘇冠暐; 梁興弛; 陳永富
Original assignee: 陳永富
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2017-05-21
Also published as: TW201534874A

Description

多功能雷射量測裝置及其方法

本發明係關於一種多功能雷射量測裝置，尤其是一種可量測各種功率之雷射的雷射量測裝置。

現有雷射測量技術中有許多雷射測量儀器，包括示波器、二極體偵測器、自相干干涉儀等，然而這些雷射測量儀器都僅只能測量雷射的單一性質，且適用的雷射範圍都有一定的限制。

一般測量同一雷射之多個雷射性質的方法是使用適用於雷射的各種不同性質之測量儀器依序測量，例如若要測量雷射的功率、波形、序列三種特性，就必須分三次測量，而每次測量前都必須校準光路避免測量誤差，然而校準費工費時且提高了損壞儀器的機率，此外，因為多次測量不是使用相同的光路，獲得之數據的誤差率相對也較高，如果要測量同一雷射的更多特性則大幅增加作業上的時間與難度。

職是之故，申請人鑑於習知技術中所產生之缺失，經過悉心試驗與研究，並一本鍥而不捨之精神，終構思出本案「多功能雷射量測裝置」，能夠克服上述缺點，以下為本案之簡要說明。

本發明之一面向係提供一種多功能雷射量測裝置，包括：一分光裝置，用於將一入射雷射光束分成一第一雷射光束、一第二雷射光束以及一第三雷射光束；一第一量測器，用於接收該第一雷射光束；一第二量測器，用於接收該第二雷射光束；以及一第三量測器，用於接收該第三雷射光束，其中該分光裝置具有一切角分光鏡。

本發明之另一面向係提供一種多功能雷射量測方法，該方法包括：提供一具有一切角分光鏡的一光路調整裝置；使用該光路調整裝置將一入射光路分成一第一光路、一第二光路以及一第三光路；將一第一量測器設置在該第一光路上；將一第二量測器設置在該第二光路上；以及將一第三量測器設置在該第三光路上。

本發明之又一面向係提供一種多功能雷射量測裝置，包括：一分光裝置，具一切角分光鏡，用於將一入射雷射光束分成三雷射光束；以及三量測器，用於同時量測該三雷射光束所具備該入射雷射光數之三個特徵。

10‧‧‧多功能雷射量測裝置

105‧‧‧雷射光源

110‧‧‧可調式反射鏡片

115‧‧‧切角分光鏡

120‧‧‧分光鏡片

125‧‧‧光校正器

130‧‧‧光衰減片

135‧‧‧光功率計

140‧‧‧光纖接頭

145‧‧‧光偵測器

11‧‧‧入射光路

12‧‧‧第一光路

13‧‧‧第二光路

14‧‧‧第三光路

106‧‧‧雷射光

126‧‧‧分光校正點

15‧‧‧校正光路

20‧‧‧多功能雷射量測裝置

205‧‧‧雷射光源

210‧‧‧可調式反射鏡片

215‧‧‧切角分光鏡

220‧‧‧第二分光鏡片

214‧‧‧第一分光鏡片

230‧‧‧光衰減片

225‧‧‧光校正器

240‧‧‧光纖接頭

235‧‧‧光功率計

21‧‧‧入射光路

245‧‧‧光偵測器

22‧‧‧第一光路

21a‧‧‧透射光路

24‧‧‧第三光路

23‧‧‧第二光路

206‧‧‧雷射光

226‧‧‧分光校正點

從以下關於較佳實施例的描述中可以更詳細地瞭解本發明，這些較佳實施例是作為實例給出的，並且是結合附圖而被理解的，其中：第1圖，其揭示依照本發明實施例之多功能雷射量測裝置示意圖；以及第2圖，其揭示依照本發明實施例之多功能雷射量測裝置示意圖。

本案將可由以下的實施例說明而得到充分瞭解，使得熟習本技藝之人士可以據以完成之，然本案之實施並非可由下列實施案例而被限制其實施型態。

本文中用語“較佳”是非排他性的，應理解成“較佳為但不限於”，任何說明書或請求項中所描述或者記載的任何步驟可按任何順序執行，而不限於請求項中所述的順序，本發明的範圍應僅由所附請求項及其均等方案確定，不應由實施方式示例的實施例確定。

用語“包括”及其變化出現在說明書和請求項中時，是一個開放式的用語，不具有限制性含義，並不排除其他特徵或步驟。

請參閱第1圖，其揭示依照本發明實施例之多功能雷射量測裝置示意圖。在第1圖中，多功能雷射量測裝置10包括雷射光源105、可調式反射鏡片110、切角分光鏡115、分光鏡片120、光校正器125、光衰減片130、光功率計135、光纖接頭140以及光偵測器145，其中雷射光源105與切角分光鏡115間具有入射光路11，可調式反射鏡片110設置於入射光路11上，其將雷射光源105的雷射光106導向切角分光鏡115並藉由調整入射光路11與可調式反射鏡片110的夾角來調整入射光路11與切角分光鏡115的夾角。較佳的，切角分光鏡115將入射光路11分成第一光路12、第二光路13以及第三光路14。較佳的，切角分光鏡115具有光路調整的功能，即其為光路調整裝置。

根據本發明之某些實施例，切角分光鏡115具有第一反射面與第二反射面，入射光路11經切角分光鏡115的第一反射面反射後形成第一光路12，接著經切角分光鏡115的第二反射面反射後形成第二光路13，再穿透出切角分光鏡115而形成第三光路14。較佳的，光偵測器145係配置在第一光路12上用以量測雷射光106，光纖接頭140係配置在第二光路13上用以連接例如自相干干涉儀來量測雷射光106，光功率計135係配置在第三光路14上用以量測雷射光106。較佳的，第一光路12、第二光路13以及第三光路14上可分別配置光偵測器、光功率計、示波器、自相干干涉儀或其他雷射光量測裝置。較佳的，在第一光路12上具有光衰減片130配置於光偵測器145前以衰減雷射光106，其可避免雷射光106損壞光偵測器145。

在本發明的某些實施例中，本發明的多功能雷射量測裝置可依不同波長的入射雷射光配置具有不同材料的光偵測器，舉例來說，若入射雷射光為長波長入射雷射光，例如波長在0.8m至1.7m的範圍內，則配置具有InGaAs材料的光偵測器，若為短波長入射雷射光，例如波長在0.5m至0.9m的範圍內，則配置具有GaAs材料的光偵測器，而上述配置可使光偵測器可偵測的重複率達10GHz，其中若是極短波長的入射雷射光則可配置具有矽材料的光偵測器，其可偵測的重複率為4GHz。較佳的，第一光路12、第二光路13以及第三光路14上可配置具有相同材料的光偵測器或具有不同材料的光偵測器。

在本發明的某些實施例中，本發明的多功能雷射量測裝置可依不同波長的入射雷射光配置不同規格的光功率計，例如波長在0.25μm至11μm範圍內的入射雷射光，可採用0W至20W、0W至50W或0W至100W的光功率計。較佳的，本發明所使用的光功率計為熱感應功率計。

根據本發明之某些實施例，本發明的多功能雷射量測裝置使用分光鏡片120以及光校正器125對於入射雷射光進行光路校正，其中光校正器125具有分光校正點126。分光鏡片120係設置在第一光路12上，其將第一光路12上的部份雷射光導向光校正器125形成校正光路15，而分光校正點126已預先經由光路設計之計算設置於預先估計之位置，若經由分光鏡片120反射的部份雷射光在光校正器125顯示的位置與分光校正點126預先估計之位置相符，則表示本發明的多功能雷射量測裝置中的其他光路皆準確地導向其預先估計之位置，若光校正器125顯示經由分光鏡片120反射的部份雷射光並未對準在分光校正點126上，則可透過可調式反射鏡片110調整入射光路11與可調式反射鏡片110的夾角，進而校正所有的光路。藉由光校正器125可以確保本發明的多功能雷射量測裝置中的所有光路皆無偏差，而各光路上的量測裝置也能獲得更準確的數據。

請參閱第2圖，其揭示依照本發明實施例之多功能雷射量測裝置示意圖。在第2圖中，多功能雷射量測裝置20包括雷射光源205、可調式反射鏡片210、切角分光鏡215、第一分光鏡片214、第二分光鏡片220、光校正器225、光衰減片230、光功率計235、光纖接頭240以及光偵測器245，其中雷射光源205與切角分光鏡214間具有入射光路21，可調式反射鏡片210設置於入射光路21上，其將雷射光源205的雷射光206導向第一分光鏡片214並藉由調整入射光路21與可調式反射鏡片210的夾角來調整入射光路21與切角分光鏡215的夾角。較佳的，透過第一分光鏡片214的部份反射，入射光路21形成第一光路22與透射光路21a，而穿透光路21a經由切角分光鏡215形成第二光路23以及第三光路24。

在本發明的某些實施例中，第一分光鏡片214在入射光路21上，其與入射光路21的夾角為45°，入射光路21經第一分光鏡片214反射和透射後分別形成第一光路22與透射光路21a。切角分光鏡215具有一反射面，透射光路21a經切角分光鏡215的反射面反射後形成第二光路23，接著穿透出切角分光鏡215而形成第三光路24。較佳的，光偵測器245係配置在第一光路22上用以量測雷射光206，光纖接頭240係配置在第二光路23上用以連接例如自相干干涉儀來量測雷射光206，光功率計235係配置在第三光路24上用以量測雷射光206。較佳的，第一光路22、第二光路23以及第三光路24上可分別配置光偵測器、光功率計、示波器、自相干干涉儀或其他雷射光量測裝置。較佳的，在第一光路22上具有光衰減片230配置於光偵測器245前以衰減雷射光206，其可避免高功率雷射光損壞光偵測器245。

根據本發明之某些實施例，本發明的多功能雷射量測裝置可依據所需的量測器之數量配置對應的切角分光鏡與分光鏡之數量以及選擇要用以量測的光路，舉例來說，若光路調整裝置中配置一個切角分光鏡以及二個分光鏡，則入射光路可被分成五個光路，使用者可以依雷射光性質或量測條件在四個光路或五個光路上配置量測器。較佳的，光路調整裝置中的分光鏡可皆為平行分光鏡。

根據本發明之某些實施例，本發明採用的切角分光鏡僅以拋光方式處理外表面而不進行鍍膜處理。前述未鍍膜的切角分光鏡適用於各種波長的雷射光，且可避免因鍍膜處理造成切角分光鏡受損所導致的量測誤差。較佳的，切角分光鏡的第一反射面與第二反射面之夾角為2°。

本發明的多功能雷射量測裝置可依入射雷射光的性質選擇不同性質或材料的元件，例如，若入射雷射光的波長範圍為800nm至1700nm，則針對波長範圍800nm至1700nm對可調式反射鏡片進行高反射鍍膜處理、選用具有InGaAs材料且可量測重複率10GHz的光偵測器以及選用100W的熱感應功率計；若入射雷射光的波長範圍為500nm至900nm，則針對波長範圍400nm至1000nm對可調式反射鏡片進行高反射鍍膜處理、選用具有GaAs材料且可量測重複率10GHz的光偵測器以及選用100W的熱感應功率計；以及若入射雷射光的波長範圍為300nm至900nm，則針對波長範圍300nm至1000nm對可調式反射鏡片進行高反射鍍膜處理、選用具有矽材料且可量測重複率4GHz的光偵測器以及選用100W的熱感應功率計。

本發明的多功能雷射量測裝置具有以下優點，首先，多功能雷射量測裝置的量測器均可更換，只要將多功能雷射量測裝置裝設完畢並經由微調、校正功能將光路最佳化並記錄在功率計後即可依據入射雷射光的性質更換適合的量測器，使用者無須在更換測器重複進行微調或校正的動作。在本發明的實施例中，使用者可一次量測同一雷射光在各種不同量測器中的數據，達到省時又準確的效果。

實施例

1.一種雷射量測裝置，包括：一分光裝置，用於將一入射雷射光束分成一第一雷射光束、一第二雷射光束以及一第三雷射光束；一第一量測器，用於接收該第一雷射光束；一第二量測器，用於接收該第二雷射光束；以及一第三量測器，用於接收該第三雷射光束，其中該分光裝置具有一切角分光鏡。

2.如實施例1所述之方法，更包括一光源校正裝置，用於調整該入射雷射光束進入該分光裝置的方向與角度，其中該光源校正裝置具有一可調式反射鏡片。

3.如實施例1或2所述之方法，更包括一分光校正裝置，用於檢測及校準該第一雷射光束，其中該分光校正裝置具有一校正元件以及一分光元件。

4.如實施例3所述之方法，其中該校正元件包括一近紅外光感光材料。

5.如實施例1~4其中之一所述之方法，其中該第一量測器、第二量測器或第三量測器可選自一光偵測器、一光功率計、一示波器、一自相干干涉儀或一雷射光量測裝置。

6.如實施例1~5其中之一所述之方法，其中該光路調整裝置具有一平行分光鏡。

7.如實施例1~6其中之一所述之方法，更具有一光衰減片設置用於緩衝進入該第一量測器的該第一雷射光束。

8.一種雷射量測方法，該方法包括：提供一具有一切角分光鏡的一光路調整裝置；使用該光路調整裝置將一入射光路分成一第一光路、一第二光路以及一第三光路；將一第一量測器設置在該第一光路上；將一第二量測器設置在該第二光路上；以及將一第三量測器設置在該第三光路上。

9.如實施例8所述之方法，更包括將一分光元件配置於該光路調整裝置中；以該分光元件產生一第四光路；以及將該第一量測裝置移至該第四光路上。

10.一種雷射量測裝置，包括：一分光裝置，具一切角分光鏡，用於將一入射雷射光束分成三雷射光束；以及三量測器，用於同時量測該三雷射光束所具備該入射雷射光數之三個特徵。

以上所述僅為本發明之最佳實施例，當不能以之限定本發明所實施之範圍，本發明之範圍應以申請專利範圍為準，即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。