基于積分球的高功率激光多參數測量裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種基于積分球的高功率激光多參數測量裝置，由縮束鏡、積分球、光電管、能量計、光纖耦合器、示波器、光譜儀和計算機組成。其特點在于：大口徑待測激光經縮束鏡縮束，進入一個四開口積分球，在三個出光口分別測量出射光的光譜、能量、時間波形，通過簡單的運算可以恢復待測激光的光譜參數、能量參數、時間波形參數。本發明專利技術可以消除能量計的面均勻性誤差、提高測量精度，對待測激光入射方向的寬容度高、空間體積小、易于集成。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光學測量領域，具體用于高功率激光多參數測量，主要用于測量光譜參數、能量參數、時間波形參數。
技術介紹
現有的高功率激光多參數測量系統，通常是基于光的透反特性、采用多片平板玻璃將入射光分成多束，注入不同的測量儀器直接或間接測量相關參數。這種測量方案需要對于每個平板玻璃單獨調節，費時費力；占有較大的空間，不易于集成；同時對于待測光入射方向要求極高，若待測光的入射方向出現一點偏差，就可能影響測量結果甚至無法讀數。國外的學者在論文中提出了一種基于光柵的高功率激光多參數測量方案，該方案采用光柵將待測光分成多束，通過設計光柵結構，使得出射光具有合理的分光比和出射方向。相較于傳統的方法，該方案采用單一元件分光，解決了集成化的問題。但同樣對于待測光的入射方向要求極高，而且衍射光柵損傷閾值較低易被高功率激光打壞?，F有的高能激光能量計主要有兩種：熱電偶能量計、熱釋電能量計。主要誤差有面均勻性誤差、定標誤差、讀數誤差等。積分球是一種內部涂有漫反射涂層的空腔球體，其衰減率為，其中，ρ為漫反射涂層的反射率，R為積分球半徑，Sout分別為出光口面積，f為積分球開口比。對于短脈沖激光，入射光時間波形與出射光時間波形滿足，Pin(t)∝Pout′(t)+1τPout(t)---(2)]]>其中，τ為積分球的衰減系數，τ＝-4R/3cIn(ρ×(1-f))，與積分球半徑、反射率、開口比相關。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服上述技術的不足，提供一種基于積分球的高功率激光多參數測量方案。該測量方案采用積分球進行分光，通過測量出射光的能量參數、時間參數、光譜參數，經過簡單的計算，可以恢復待測光的能量參數、時間參數、光譜參數。本專利技術具有占用空間小、易于集成、對待測光入射方向寬容度高、可承受較大激光能量等優點。此外，對于能量測量，還可消除能量計的面均勻性誤差，提高測量精度。本專利技術的技術解決方案如下：一種基于積分球的高功率激光多參數測量裝置，其特點在于包括：縮束鏡、積分球、能量計、光電管、光纖耦合器、與能量計相連的計算機、與光電管相連的示波器和與光纖耦合器相連的光譜儀；所述的縮束鏡置于積分球的入光口前，所述的能量計置于積分球第一出光口前，用計算機采集能量計輸出的數據；所述的光電管置于積分球第二出光口前，用示波器采集光電管輸出數據；所述的光纖耦合器置于積分球(3)第三出光口前，用光譜儀采集光纖耦合器輸出的光譜參數。所述的縮束鏡由前透鏡與后透鏡組成，對大口徑待測光進行縮束。所述的積分球為四開口積分球，其中一個開口為入光口，另外三個為出光口，積分球內部涂有漫反射涂層。所述的漫反射涂層材質為SPECTRALON材質，廣泛適用于常見的激光波段，反射率為99％，損傷閾值為4J/cm2。本專利技術與現有技術相比具有如下優點：1)由于光束的漫反射特性，本專利技術對于待測光的入射方向寬容度極高，在工程上降低了光路的調試難度、節約了時間成本，有利于高功率激光參數測量的模塊化設計；2)積分球滿反射涂層可承受較大能量的激光，不易被打壞；3)采用本專利技術對待測光的能量參數進行測量，積分球的勻光性可以消除面均勻性誤差，提高能量參數測量精度；附圖說明圖1為本專利技術基于積分球的高功率激光多參數測量裝置示意圖；圖2為現有技術中基于多片平板玻璃的高功率激光多參數測量系統的原理示意圖；圖3為現有技術中基于光柵的高功率多參數測量系統的原理示意圖。具體實施方式如圖1所示，本專利技術包括：前透鏡1、后透鏡2、積分球3、能量計4、光電管5、光纖耦合器6、計算機7、示波器8、光譜儀9，其中前透鏡1與后透鏡2為共焦系統，構成縮束鏡，將大口徑激光光束縮束稱小口徑進入積分球3，光束在積分球3內部多次漫反射后從三個出光口出射；能量計4置于積分球3第一出光口前，計算機7采集能量計4的輸出數據，若入射光經過積分球的衰減率為k，計算機采集到的激光讀數為Em，待測光能量為Em/k；光電管5置于積分球3第二出光口前，用示波器8采集光電管5的輸出數據，采集的數據構成了輸出光的時間波形曲線，采用平均濾波器對出射光時間波形進行勻滑，采用式(2)可恢復入射光的時間波形曲線；將光纖耦合器6置于積分球8第三出光口前，用光譜儀9采集光纖耦合器6輸出的光譜參數，即可獲得待測光的光譜參數。由此通過測量出射光的各項參數即可恢復出待測光的能量參數、時間參數、光譜參數。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于積分球的高功率激光多參數測量裝置，其特征在于包括：縮束鏡、積分球(3)、能量計(4)、光電管(5)、光纖耦合器(6)、與能量計(4)相連的計算機(7)、與光電管(5)相連的示波器(8)和與光纖耦合器(6)相連的光譜儀(9)；所述的縮束鏡置于積分球(3)的入光口前，所述的能量計(4)置于積分球(3)第一出光口前，用計算機(7)采集能量計輸出的數據；所述的光電管(5)置于積分球(3)第二出光口前，用示波器(8)采集光電管輸出數據；所述的光纖耦合器(6)置于積分球(3)第三出光口前，用光譜儀(9)采集光纖耦合器輸出的光譜參數。

【技術特征摘要】
1.一種基于積分球的高功率激光多參數測量裝置，其特征在于包括：縮束
鏡、積分球(3)、能量計(4)、光電管(5)、光纖耦合器(6)、與能量計(4)相連的計算
機(7)、與光電管(5)相連的示波器(8)和與光纖耦合器(6)相連的光譜儀(9)；
所述的縮束鏡置于積分球(3)的入光口前，所述的能量計(4)置于積分球(3)第
一出光口前，用計算機(7)采集能量計輸出的數據；所述的光電管(5)置于積分球
(3)第二出光口前，用示波器(8)采集光電管輸出數據；所述的光纖耦合器(6)置于
積分球(3)第三出光口前，用光譜儀(9)采集光纖耦合器輸出的光譜參數。

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐順興，陳欣，惠宏超，井媛媛，朱寶強，
申請(專利權)人：中國科學院上海光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：上海;31