同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置，共光轴依次设置准直器、高反镜组、第一楔板玻璃、第一多槽可插拔衰减器、凸透镜和光纤探头，上述元件构成光谱测量光路，准直器设置在待测光纤激光器输出端，光纤探头与光纤光谱仪连接；平凹镜和功率计靶面依次设置在高反镜组的反射光路上，功率计靶面与功率计连接；第二楔板玻璃设置在第一楔板玻璃的反射光路，第二多槽可插拔衰减器和光束质量分析仪依次设置在第二楔板玻璃的反射光路上；上述元件设置在光学平台上。本发明专利技术实现了高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的同步测量，提高了测量效率；同时有效减少了光学像差和泵浦光等干扰因素对测量结果的影响，提高了测量精度。

Device for synchronously measuring power, spectrum and beam quality of high power fiber laser

The invention discloses a device for synchronous measurement of high power fiber laser, power spectrum and beam quality of the optical axis are arranged, collimator mirror group, the first glass wedge plate, the first multi slot pluggable attenuator, convex lens and optical fiber probe, the spectral components of measuring light path, collimator is arranged on an output fiber laser the measured end, optical fiber probe is connected with a fiber optic spectrometer; flat concave mirror and a power meter are arranged on a target surface reflected light path of mirror group, power meter and power meter connected to the target surface; second wedge glass is arranged in the reflecting light path of the first glass wedge plate, the groove more than 2 pluggable attenuator and beam quality analyzer are set on the reflected light path of second wedge glass; the element is arranged on the optical platform. The invention realizes the synchronous measurement of the power, the spectrum and the beam quality of the high-power fiber laser, improves the measuring efficiency, and effectively reduces the influence of the interference factors such as the optical aberration and the pump light on the measurement result, and improves the measuring accuracy.

【技术实现步骤摘要】
同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置
本专利技术涉及高功率激光器测量领域，具体涉及一种同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置。
技术介绍
激光自问世以来因其具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的特性，已广泛应用于科技、军事、医疗、工业加工和通信等领域。近年来随着激光技术的进步与发展，激光器的峰值输出功率不断取得突破，高功率激光器取得了迅速的发展，并且迅速的应用于工业和军事等领域。在制造工业中，它可以作为高强度光源，用于切割、打孔、焊接等。在军事领域可用于车载、舰载激光武器，也可作为激光武器的信标光源，并且在光电对抗、激光制导和激光诱导核聚变等领域也有广泛应用。在众多种类的高功率激光器中，光纤激光器以其光束质量好、体积小、转换效率高和散热效果好等优点发展尤为迅速，并且已经开始大规模应用于工业和军事领域。功率、光谱带宽和光束质量因子是高功率激光器的核心参数。功率代表了激光器的亮度，光谱带宽代表了激光器的单色性与相干性，光束质量因子则代表了激光器的准直性与方向性。任何高功率激光器出厂前都需对这些参数进行测量与分析。高功率激光器功率的测量一般采用热传感器，而用于制作热传感器的材料却有一定的激光损伤阈值，当光密度大于热传感器材料的激光损伤阈值时，热传感器就会被损伤，功率测量也会出现较大误差。高功率激光器由于能量高，准直的光斑很容易将热传感器打坏，而光束质量因子的测量需要准直光，因此现有测量技术很难将二者同时测量。高功率激光器光谱的测量一般采用光纤光谱仪，而光纤光谱仪由于采用光栅分光，光电探测器探测各谱线波段光强度，其所承受光功率一般在mw级。而在高功率激光器光谱测量过程中，如何保证强激光在衰减到光纤光谱仪所承受功率的同时，也能保证各波段光谱相对比例恒定是现有光谱测量中的一个难题。现有光谱测量方式也有很多种，散射光测量、局部光斑取样测量是两种最常用的方式，而这两种方式都是从激光中取部分光斑进行测量，对于光斑上激光谱线均匀的激光所述方式可以较准确测量出激光光谱数据，而对于光纤激光器这类光斑上不同位置处光谱并不完全一样的激光器，现有方法很难实现准确测量。高功率激光器光束质量的测量一般采用光束质量分析仪，而光束质量分析仪由于采用光强CCD探测器，其所承受的光功率一般在mw级。而在高功率激光器光束质量测量过程中，如何保证强激光在衰减到光束质量分析仪所承受功率的同时，也能保证在激光传输横截面上不同位置处光强大小的相对恒定是现有光束质量测量中的一个难题。高功率光纤激光器由于采用了双包层光纤，且包层光剥离器并不能完全剥离，因此其输出的光既包括纤芯中的激光，又包括包层以及纤芯中残留的一部分泵浦光，且二者并不在同一波段。在对其进行测量时，为了测量准确，不管是功率、光谱还是光束质量都需要保证测量光束与原始光束的一致性，而高功率激光器的测量又需要衰减、调节像差等，现有方法很难对其功率、光谱和光束质量实现同时准确的测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置，适用功率为10W～10KW，可同时对功率、光谱和光束质量进行测量，提高了测量效率。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置，包括准直器、高反镜组、平凹镜、功率计靶面、功率计、第一楔板玻璃、第二楔板玻璃、第一多槽可插拔衰减器、第二多槽可插拔衰减器、凸透镜、光纤探头、光纤光谱仪和光束质量分析仪，共光轴依次设置准直器、高反镜组、第一楔板玻璃、第一多槽可插拔衰减器、凸透镜和光纤探头，上述元件构成光谱测量光路，准直器设置在待测光纤激光器输出端，光纤探头与光纤光谱仪连接；平凹镜和功率计靶面依次设置在高反镜组的反射光路上，功率计靶面与功率计连接；第二楔板玻璃设置在第一楔板玻璃的反射光路，第二多槽可插拔衰减器和光束质量分析仪依次设置在第二楔板玻璃的反射光路上；上述元件设置在光学平台上。待测光纤激光器发出高功率激光，经准直器准直后射入高反镜组分为第一反射光和第一透射光，第一反射光经平凹镜发散后，被功率计靶面接收后，转化为电压信号，送入功率计，得到待测光纤激光器的输出功率；第一透射光射入第一楔板玻璃分为第二反射光和第二透射光，第二透射光进入第一多槽可插拔衰减器，经第一多槽可插拔衰减器衰减后经凸透镜会聚，被光纤探头接收，光纤探头将衰减后的第二透射光送入光纤光谱仪，光纤光谱仪获得待测光纤激光器的光谱信息；第二反射光射入第二楔板玻璃分为第三反射光和第三透射光，第三反射光射入第二多槽可插拔衰减器，经第二多槽可插拔衰减器衰减后射入光束质量分析仪，经光束质量分析仪分析得到待测光纤激光器的光束质量。上述高反镜组包括至少一个高反镜，当高反镜大于等于两个时，所述高反镜依次设置在光谱测量光路上，平凹镜和功率计靶面设置在靠近准直器的高反镜的反射光路上。当高反镜组中的高反镜大于等于两个时，还包括第二收光器，第二收光器设置在未设有平凹镜和功率计靶面的高反镜的反射光路上，接收所述高反镜的反射光。所述高反镜组中的高反镜具有高反射率和高抗激光损伤阈值，并且对激光波段与泵浦光波段反射率一致。还包括第一收光器，第一收光器设置在第二楔板玻璃的透射光路上，接收第二楔板玻璃的透射光。楔板玻璃的角度α与楔板玻璃到下个光学元件的临界距离d的关系如下：d＝l/tan(2α)其中l为楔板玻璃前后表面的反射光斑在下个元件前表面所在平面上的距离。所述多槽可插拔衰减器包括底座和若干个不同透射率的中性密度滤光片，若干个不同透射率的中性密度滤光片共光轴依次设置在底座上，相邻的两个中性密度滤光片不平行，且相邻的两个中性密度滤光片的表面反射的光不相干涉。所述平凹镜两面均镀制增透膜，所述平凹镜具有高透射率和高抗激光损伤阈值，并且对激光波段与泵浦光波段透射率一致。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)同时对功率、光谱和光束质量进行测量，提高了测量效率。(2)实现了对同一光斑上不同位置光谱不一致的光纤激光器的光谱测量。(3)通过平凹镜，实现了对高功率准直激光束的功率测量。(4)通过高反镜组、楔板玻璃和多槽可插拔衰减器，实现了对大范围光功率的衰减，并有效避免了干涉效应等干扰因素，同时有效避免了光束质量测量中的干扰因素，提高了测量效率与精度。附图说明图1为本专利技术同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置的整体结构示意图。图2为本专利技术同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置的楔板玻璃前后表面反射光示意图。图3为本专利技术同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置的多槽可插拔衰减器俯视图。图4为本专利技术同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置的实施例1的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1至图3，一种同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置，包括准直器1、高反镜组2、平凹镜3、功率计靶面4、功率计5、第一楔板玻璃6-1、第二楔板玻璃6-2、第一多槽可插拔衰减器7-1、第二多槽可插拔衰减器7-2、凸透镜8、光纤探头9、光纤光谱仪10和光束质量分析仪12。共光轴依次设置准直器1、高反镜组2、第一楔板玻璃6-1、第一多槽可插拔衰减器7-1、凸透镜8和光纤探头9，上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置，其特征在于：包括准直器(1)、高反镜组(2)、平凹镜(3)、功率计靶面(4)、功率计(5)、第一楔板玻璃(6‑1)、第二楔板玻璃(6‑2)、第一多槽可插拔衰减器(7‑1)、第二多槽可插拔衰减器(7‑2)、凸透镜(8)、光纤探头(9)、光纤光谱仪(10)和光束质量分析仪(12)，共光轴依次设置准直器(1)、高反镜组(2)、第一楔板玻璃(6‑1)、第一多槽可插拔衰减器(7‑1)、凸透镜(8)和光纤探头(9)，上述元件构成光谱测量光路，准直器(1)设置在待测光纤激光器输出端，光纤探头(9)与光纤光谱仪(10)连接；平凹镜(3)和功率计靶面(4)依次设置在高反镜组(2)的反射光路上，功率计靶面(4)与功率计(5)连接；第二楔板玻璃(6‑2)设置在第一楔板玻璃(6‑1)的反射光路，第二多槽可插拔衰减器(7‑2)和光束质量分析仪(12)依次设置在第二楔板玻璃(6‑2)的反射光路上；上述元件设置在光学平台上；待测光纤激光器发出高功率激光，经准直器(1)准直后射入高反镜组(2)分为第一反射光和第一透射光，第一反射光经平凹镜(3)发散后，被功率计靶面(4)接收后，转化为电压信号，送入功率计(5)，得到待测光纤激光器的输出功率；第一透射光射入第一楔板玻璃(6‑1)分为第二反射光和第二透射光，第二透射光进入第一多槽可插拔衰减器(7‑1)，经第一多槽可插拔衰减器(7‑1)衰减后经凸透镜(8)会聚，被光纤探头(9)接收，光纤探头(9)将衰减后的第二透射光送入光纤光谱仪(10)，光纤光谱仪(10)获得待测光纤激光器的光谱信息；第二反射光射入第二楔板玻璃(6‑2)分为第三反射光和第三透射光，第三反射光射入第二多槽可插拔衰减器(7‑2)，经第二多槽可插拔衰减器(7‑2)衰减后射入光束质量分析仪(12)，经光束质量分析仪(12)分析得到待测光纤激光器的光束质量。...

【技术特征摘要】
1.一种同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置，其特征在于：包括准直器(1)、高反镜组(2)、平凹镜(3)、功率计靶面(4)、功率计(5)、第一楔板玻璃(6-1)、第二楔板玻璃(6-2)、第一多槽可插拔衰减器(7-1)、第二多槽可插拔衰减器(7-2)、凸透镜(8)、光纤探头(9)、光纤光谱仪(10)和光束质量分析仪(12)，共光轴依次设置准直器(1)、高反镜组(2)、第一楔板玻璃(6-1)、第一多槽可插拔衰减器(7-1)、凸透镜(8)和光纤探头(9)，上述元件构成光谱测量光路，准直器(1)设置在待测光纤激光器输出端，光纤探头(9)与光纤光谱仪(10)连接；平凹镜(3)和功率计靶面(4)依次设置在高反镜组(2)的反射光路上，功率计靶面(4)与功率计(5)连接；第二楔板玻璃(6-2)设置在第一楔板玻璃(6-1)的反射光路，第二多槽可插拔衰减器(7-2)和光束质量分析仪(12)依次设置在第二楔板玻璃(6-2)的反射光路上；上述元件设置在光学平台上；待测光纤激光器发出高功率激光，经准直器(1)准直后射入高反镜组(2)分为第一反射光和第一透射光，第一反射光经平凹镜(3)发散后，被功率计靶面(4)接收后，转化为电压信号，送入功率计(5)，得到待测光纤激光器的输出功率；第一透射光射入第一楔板玻璃(6-1)分为第二反射光和第二透射光，第二透射光进入第一多槽可插拔衰减器(7-1)，经第一多槽可插拔衰减器(7-1)衰减后经凸透镜(8)会聚，被光纤探头(9)接收，光纤探头(9)将衰减后的第二透射光送入光纤光谱仪(10)，光纤光谱仪(10)获得待测光纤激光器的光谱信息；第二反射光射入第二楔板玻璃(6-2)分为第三反射光和第三透射光，第三反射光射入第二多槽可插拔衰减器(7-2)，经第二多槽可插拔衰减器(7-2)衰减后射入光束质量分析仪(12)，经光束质量分析仪(12)分析得到待测光纤激光器的光束质量。2.根据权利要求1所述的同步测量高...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志刚，孟令强，沈华，朱日宏，陈磊，何勇，尹路，李雪，汤亚洲，黄哲强，李登科，葛诗雨，石慧，张秋庭，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32