基于积分球的高功率激光多参数测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于积分球的高功率激光多参数测量装置，由缩束镜、积分球、光电管、能量计、光纤耦合器、示波器、光谱仪和计算机组成。其特点在于：大口径待测激光经缩束镜缩束，进入一个四开口积分球，在三个出光口分别测量出射光的光谱、能量、时间波形，通过简单的运算可以恢复待测激光的光谱参数、能量参数、时间波形参数。本发明专利技术可以消除能量计的面均匀性误差、提高测量精度，对待测激光入射方向的宽容度高、空间体积小、易于集成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学测量领域，具体用于高功率激光多参数测量，主要用于测量光谱参数、能量参数、时间波形参数。
技术介绍
现有的高功率激光多参数测量系统，通常是基于光的透反特性、采用多片平板玻璃将入射光分成多束，注入不同的测量仪器直接或间接测量相关参数。这种测量方案需要对于每个平板玻璃单独调节，费时费力；占有较大的空间，不易于集成；同时对于待测光入射方向要求极高，若待测光的入射方向出现一点偏差，就可能影响测量结果甚至无法读数。国外的学者在论文中提出了一种基于光栅的高功率激光多参数测量方案，该方案采用光栅将待测光分成多束，通过设计光栅结构，使得出射光具有合理的分光比和出射方向。相较于传统的方法，该方案采用单一元件分光，解决了集成化的问题。但同样对于待测光的入射方向要求极高，而且衍射光栅损伤阈值较低易被高功率激光打坏。现有的高能激光能量计主要有两种：热电偶能量计、热释电能量计。主要误差有面均匀性误差、定标误差、读数误差等。积分球是一种内部涂有漫反射涂层的空腔球体，其衰减率为，其中，ρ为漫反射涂层的反射率，R为积分球半径，Sout分别为出光口面积，f为积分球开口比。对于短脉冲激光，入射光时间波形与出射光时间波形满足，Pin(t)∝Pout′(t)+1τPout(t)---(2)]]>其中，τ为积分球的衰减系数，τ＝-4R/3cIn(ρ×(1-f))，与积分球半径、反射率、开口比相关。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述技术的不足，提供一种基于积分球的高功率激光多参数测量方案。该测量方案采用积分球进行分光，通过测量出射光的能量参数、时间参数、光谱参数，经过简单的计算，可以恢复待测光的能量参数、时间参数、光谱参数。本专利技术具有占用空间小、易于集成、对待测光入射方向宽容度高、可承受较大激光能量等优点。此外，对于能量测量，还可消除能量计的面均匀性误差，提高测量精度。本专利技术的技术解决方案如下：一种基于积分球的高功率激光多参数测量装置，其特点在于包括：缩束镜、积分球、能量计、光电管、光纤耦合器、与能量计相连的计算机、与光电管相连的示波器和与光纤耦合器相连的光谱仪；所述的缩束镜置于积分球的入光口前，所述的能量计置于积分球第一出光口前，用计算机采集能量计输出的数据；所述的光电管置于积分球第二出光口前，用示波器采集光电管输出数据；所述的光纤耦合器置于积分球(3)第三出光口前，用光谱仪采集光纤耦合器输出的光谱参数。所述的缩束镜由前透镜与后透镜组成，对大口径待测光进行缩束。所述的积分球为四开口积分球，其中一个开口为入光口，另外三个为出光口，积分球内部涂有漫反射涂层。所述的漫反射涂层材质为SPECTRALON材质，广泛适用于常见的激光波段，反射率为99％，损伤阈值为4J/cm2。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1)由于光束的漫反射特性，本专利技术对于待测光的入射方向宽容度极高，在工程上降低了光路的调试难度、节约了时间成本，有利于高功率激光参数测量的模块化设计；2)积分球满反射涂层可承受较大能量的激光，不易被打坏；3)采用本专利技术对待测光的能量参数进行测量，积分球的匀光性可以消除面均匀性误差，提高能量参数测量精度；附图说明图1为本专利技术基于积分球的高功率激光多参数测量装置示意图；图2为现有技术中基于多片平板玻璃的高功率激光多参数测量系统的原理示意图；图3为现有技术中基于光栅的高功率多参数测量系统的原理示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术包括：前透镜1、后透镜2、积分球3、能量计4、光电管5、光纤耦合器6、计算机7、示波器8、光谱仪9，其中前透镜1与后透镜2为共焦系统，构成缩束镜，将大口径激光光束缩束称小口径进入积分球3，光束在积分球3内部多次漫反射后从三个出光口出射；能量计4置于积分球3第一出光口前，计算机7采集能量计4的输出数据，若入射光经过积分球的衰减率为k，计算机采集到的激光读数为Em，待测光能量为Em/k；光电管5置于积分球3第二出光口前，用示波器8采集光电管5的输出数据，采集的数据构成了输出光的时间波形曲线，采用平均滤波器对出射光时间波形进行匀滑，采用式(2)可恢复入射光的时间波形曲线；将光纤耦合器6置于积分球8第三出光口前，用光谱仪9采集光纤耦合器6输出的光谱参数，即可获得待测光的光谱参数。由此通过测量出射光的各项参数即可恢复出待测光的能量参数、时间参数、光谱参数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于积分球的高功率激光多参数测量装置，其特征在于包括：缩束镜、积分球(3)、能量计(4)、光电管(5)、光纤耦合器(6)、与能量计(4)相连的计算机(7)、与光电管(5)相连的示波器(8)和与光纤耦合器(6)相连的光谱仪(9)；所述的缩束镜置于积分球(3)的入光口前，所述的能量计(4)置于积分球(3)第一出光口前，用计算机(7)采集能量计输出的数据；所述的光电管(5)置于积分球(3)第二出光口前，用示波器(8)采集光电管输出数据；所述的光纤耦合器(6)置于积分球(3)第三出光口前，用光谱仪(9)采集光纤耦合器输出的光谱参数。

【技术特征摘要】
1.一种基于积分球的高功率激光多参数测量装置，其特征在于包括：缩束
镜、积分球(3)、能量计(4)、光电管(5)、光纤耦合器(6)、与能量计(4)相连的计算
机(7)、与光电管(5)相连的示波器(8)和与光纤耦合器(6)相连的光谱仪(9)；
所述的缩束镜置于积分球(3)的入光口前，所述的能量计(4)置于积分球(3)第
一出光口前，用计算机(7)采集能量计输出的数据；所述的光电管(5)置于积分球
(3)第二出光口前，用示波器(8)采集光电管输出数据；所述的光纤耦合器(6)置于
积分球(3)第三出光口前，用光谱仪(9)采集光纤耦合器输出的光谱参数。

【专利技术属性】
技术研发人员：唐顺兴，陈欣，惠宏超，井媛媛，朱宝强，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31