一种激光晶体粒子掺杂浓度均匀性测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种激光晶体粒子掺杂浓度均匀性测量方法及装置，采用与激光晶体强吸收峰对应中心波长的LD光纤耦合模块输出泵浦激光晶体的任意轴向横截面部分，在对应的激光晶体的透射面处使用功率计接收透射功率，将激光晶体置于电动二维平移台上，对所述接收的透射功率进行逐点扫面，最后将逐点扫面的数据拟合为经激光晶体对应截面方向吸收后的功率空间分布三维图形，最终对功率计测试到的每一个透过晶体后的功率点进行数据处理后得到晶体掺杂粒子浓度均匀性相对值及空间分布的结果。本发明专利技术结构简单，成本较低，操作简单且稳定可靠，通过更换不同输出参数的泵浦源可解决不同形状及材料的激光晶体粒子掺杂浓度均匀性的测量难题。

Method and device for measuring doping concentration uniformity of laser crystal particles

The invention relates to a laser crystal particle doping concentration and device uniformity measurement method, any axial cross section of part of the laser crystal and the strong absorption peaks corresponding to the center wavelength of LD optical fiber coupling module output of laser crystal, the use of power meter receiving transmission power in the transmission of laser crystal corresponding to the surface, the laser crystal is placed in the electric a two-dimensional translation table, the received transmission power point by point scanning, finally by 3D power distribution space and scanned data fitting for the absorption of laser crystal by corresponding section direction after the final test of the power meter to each power point through the crystal data obtained after the treatment the crystal doping concentration uniformity and the spatial distribution of relative value. The invention has the advantages of simple structure, low cost, simple operation and stable and reliable, the pump replacement of different output parameters can solve the problem of measuring laser crystal particles with different doping concentrations, shape and material uniformity.

【技术实现步骤摘要】
一种激光晶体粒子掺杂浓度均匀性测量方法及装置
本专利技术涉及一种激光晶体掺杂粒子浓度均匀性空间分布测试方法及装置，属于固体激光器测试

技术介绍
世界上第一台激光器的成功演示距今已经50余年。50余年来，由于激光具备的独有特性，其应用已经遍及科技、经济、军事和社会发展的许多领域，具体应用包括：激光医疗与光子生物、光纤通信、空间碎片探测、激光加工及先进制造等方面。激光晶体是固体激光器三个核心组成部分(泵浦源、激光晶体、谐振腔)之一，一般情况下，激光晶体由基质材料和激活粒子两部分组成，衡量在基质材料中掺杂激活粒子的度称为掺杂浓度，它是描述固体激光介质的一个重要参数。激光晶体中掺杂的激活粒子会吸收泵浦光，所以其掺杂粒子浓度均匀性对泵浦光的吸收有很大影响，其浓度均匀性会直接影响激光器热分布、增益分布等重要参数，浓度不均匀可能会导致激光器输出功率、光束质量降低等不利后果。浓度分布不均匀时，由于对泵浦光的吸收不均匀，晶体内部产生的应力甚至会造成晶体炸裂的损失。对于大功率输出激光器，掺杂粒子浓度的均匀性更为重要。在对激光器进行设计时，激光晶体掺杂浓度均匀性是关键指标之一，因此对其均匀性及分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光晶体粒子掺杂浓度均匀性测量方法，其特征在于：基于不同粒子掺杂浓度的激光晶体对波长的吸收系数不同，针对不同激光晶体材料，采用与激光晶体强吸收峰对应中心波长的LD光纤耦合模块输出泵浦激光晶体的任意轴向方向截面，在对应的激光晶体的透射面处使用功率计接收透射功率，将激光晶体置于二维平移台上，通过控制平移台的移动，实现对所述接收的透射功率进行逐点扫面，最后将逐点扫面的数据拟合为经激光晶体对应截面方向吸收后的功率空间分布三维图形，最终对功率计测试到的每一个透过晶体后的功率点进行数据处理后得到晶体掺杂粒子浓度均匀性相对值的结果。

【技术特征摘要】
1.一种激光晶体粒子掺杂浓度均匀性测量方法，其特征在于：基于不同粒子掺杂浓度的激光晶体对波长的吸收系数不同，针对不同激光晶体材料，采用与激光晶体强吸收峰对应中心波长的LD光纤耦合模块输出泵浦激光晶体的任意轴向方向截面，在对应的激光晶体的透射面处使用功率计接收透射功率，将激光晶体置于二维平移台上，通过控制平移台的移动，实现对所述接收的透射功率进行逐点扫面，最后将逐点扫面的数据拟合为经激光晶体对应截面方向吸收后的功率空间分布三维图形，最终对功率计测试到的每一个透过晶体后的功率点进行数据处理后得到晶体掺杂粒子浓度均匀性相对值的结果。2.根据权利要求1所述的激光晶体粒子掺杂浓度均匀性测量方法，其特征在于：所述逐点扫描的具体过程如下：(1)在激光晶体待测截面方向上标定初始扫描点的位置，对该扫描点透射的LD光纤耦合模块激光功率进行单位时间内的变化进行测试，通过计算机自动计算该扫描点的平均激光功率，并存储扫描点的位置信息；(2)以初始扫描点为原点，二维平移台按照一定方向移动，依次完成整个激光晶体任意轴向方向截面的每个测试点的透射激光功率的扫描测试，并存储测试数据、移动距离和位置信息，二维平移台移动距离要求相邻测试点在透射光束横截面积范围内无交叉重合。3.根据权利要求1所述的激光晶体粒子掺杂浓度均匀性测量方法，其特征在于：所述数据拟合的具体过程如下：(1)提取已存储的所有测试点的激光平均功率和位置的数据信息，拟合出激光晶体待测横截面方向掺杂粒子浓度空间分布图：X轴和Z轴平面由所有测试点的横、纵坐标和平移台移动距离叠加构成，即所有测试点组成对应激光晶体整个待测横截面部分；Y轴方向为每个测试点对应的激光平均功率；(2)采用以下公式计算出激光晶体掺杂粒子浓度均匀性P，其中Pmax为测试点最大激光平均功率，Pmin为测试点最小激光平均功率，Pavg为所有测试点激光功率的平均值。4.一种激光晶体粒子掺杂浓度均匀性测量装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昊，樊仲维，邱基斯，唐熊忻，廖利芬，王昊成，何建国，貊泽强，刘悦亮，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11