激光頭熱特性的測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)儀器，特別是一種激光頭熱特性的測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在固體激光系統(tǒng)中，由于量子虧損機(jī)制的存在，激光激活介質(zhì)吸收的栗浦能量部 分將轉(zhuǎn)化為廢熱沉積在介質(zhì)內(nèi)部。廢熱沉積在介質(zhì)內(nèi)部分布是不均勻的，同時(shí)散熱要求對 激活介質(zhì)表面進(jìn)行冷卻，這使激光介質(zhì)內(nèi)部因散熱不良和熱沉積不均勻而產(chǎn)生了溫升與溫 度梯度，從而引起各種熱效應(yīng)。一方面，介質(zhì)內(nèi)的熱效應(yīng)將引起如熱致雙折射退偏、熱致波 前畸變等光學(xué)效應(yīng)，影響輸出的光束質(zhì)量，降低系統(tǒng)增益；另一方面熱沉積引起的熱應(yīng)力過 大時(shí)，會引起介質(zhì)炸裂。熱效應(yīng)仍是限制激光器系統(tǒng)向高功率高重復(fù)頻率發(fā)展的一個(gè)重要 瓶頸，制約著激光系統(tǒng)輸出激光的光束質(zhì)量、穩(wěn)定性等各項(xiàng)性能參數(shù)，因此，對激光介質(zhì)中 熱特性的精確測量是激光器設(shè)計(jì)和性能評估的關(guān)鍵，特別是針對重復(fù)頻率運(yùn)行的釹玻璃激 光放大系統(tǒng)，更是尤為重要。
[0003]目前，對激活介質(zhì)的溫度分布、熱致波前畸變、熱致雙折射退偏的測量都是在單一 口徑下進(jìn)行，需要獨(dú)立搭建測試系統(tǒng)，對于設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方面都存在著復(fù)雜性和不便性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述激光器熱特性測量中的不足，提出一種激 光頭熱特性的測量裝置，以實(shí)現(xiàn)激光系統(tǒng)中激光頭熱特性的精確測量。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
[0006] -種激光頭熱特性的測量裝置，其特征在于，包括：被測激光頭、探測光源、起偏 器、焦距可調(diào)擴(kuò)束器、反射鏡、二色分光鏡、焦距可調(diào)縮束器、檢偏器、衰減片、波前探測單 元、鍺物鏡、熱像儀，沿所述的探測光源的激光輸出方向依次是所述的起偏器、焦距可調(diào)擴(kuò) 束器、反射鏡和二色分光鏡，所述的反射鏡、二色分光鏡與所述的光路成45°，在所述的二 色分光鏡的反射光方向依次是所述的焦距可調(diào)縮束器、檢偏器、衰減片和波前探測單元，在 所述的二色分光鏡的透射方向依次是所述的鍺物鏡和熱像儀。
[0007] 所述的探測光源為光纖激光器、半導(dǎo)體激光器或全固態(tài)激光器，中心波長與被測 激光頭的發(fā)射波長一致。
[0008] 所述的起偏器和所述的檢偏器為偏振分光棱鏡。
[0009] 所述的焦距可調(diào)擴(kuò)束器為倒置的伽利略望遠(yuǎn)系統(tǒng)。
[0010] 所述的反射鏡為二向分色反射鏡，沿光束方向前表面鍍栗浦波長增透膜、發(fā)射波 長高反膜，后表面鍍栗浦波長增透膜。
[0011] 所述的二色分光鏡沿光束方向前表面鍍8~12 μ m的增透膜、900~1060nm的高 反膜，后表面鍍8~12 μ m的增透膜。
[0012] 所述的焦距可調(diào)縮束器為伽利略望遠(yuǎn)系統(tǒng) [0013] 所述的衰減片為吸收型窄帶濾光片。
[0014] 所述的波前探測單元由波前傳感器、圖像采集處理器和顯示器構(gòu)成。
[0015] 所述的熱像儀由CXD采集器、微探測器、圖像采集處理器和顯示器構(gòu)成。
[0016] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0017] 1、本發(fā)明通用性強(qiáng)、測量精度高，適用于不同尺寸的激光頭熱特性測量。
[0018] 2、本發(fā)明能夠同時(shí)對激光頭的溫度分布、熱透鏡焦距、熱致雙折射退偏和熱致波 前畸變進(jìn)行測量。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明端面栗浦測量光路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下 述的實(shí)施例。
[0022] 先請參閱圖2,本發(fā)明實(shí)施例包括：被測激光頭1、探測光源2、起偏器3、焦距可調(diào) 擴(kuò)束器4、反射鏡5、二色分光鏡6、焦距可調(diào)縮束器7、檢偏器8、衰減片9、波前探測單元10、 鍺物鏡12、熱像儀13和栗浦光14,沿所述的探測光源2的激光輸出方向依次是所述的起偏 器3、焦距可調(diào)擴(kuò)束器4、反射鏡5和二色分光鏡6,所述的反射鏡5、二色分光鏡6與所述的 光路成45°，在所述的二色分光鏡6的反射光方向依次是所述的焦距可調(diào)縮束器7、檢偏器 8、衰減片9和波前探測單元10,在所述的二色分光鏡6的透射方向依次是所述的鍺物鏡12 和熱像儀13。本實(shí)施例中被測激光頭為釹玻璃激光頭。
[0023] 所述的探測光源2為光纖連續(xù)激光器，光斑大小為φ 3mm，功率為10mW，中心波長 為 1053nm。
[0024] 所述的起偏器3和所述的檢偏器8為偏振分光棱鏡。
[0025] 所述的焦距可調(diào)擴(kuò)束器4為倒置的伽利略望遠(yuǎn)系統(tǒng)，擴(kuò)束倍率為20倍，用于準(zhǔn)直 探測光源2發(fā)出的光束。
[0026] 所述的反射鏡5為二向分色反射鏡，沿光束方向前表面鍍802nm增透膜、1053nm高 反膜，后表面鍍802nm增透膜。
[0027] 所述的二色分光鏡6沿光束方向前表面鍍8~12 μ m的增透膜、900~1060nm的 高反膜，后表面鍍8~12 μ m的增透膜。
[0028] 所述的焦距可調(diào)縮束器7為伽利略望遠(yuǎn)系統(tǒng)，縮束倍率為10倍。
[0029] 所述的衰減片9為吸收型窄帶濾光片。
[0030] 所述的波前探測單元10由波前傳感器、圖像采集處理器和顯示器構(gòu)成。
[0031] 所述的熱像儀13由CXD采集器、微探測器、圖像采集處理器和顯示器構(gòu)成。
[0032] 實(shí)施例如圖2所示，測量時(shí)，將待測的釹玻璃激光頭1置于所述的反射鏡5和二色 分光鏡6之間的光路中，所述的釹玻璃激光頭1通過栗浦光14從端面進(jìn)行面栗浦，栗浦平 均功率為130W，栗浦光14被釹玻璃全部吸收。釹玻璃激光頭1的通光口徑為40mmX40mm， 利用高速氦氣對釹玻璃激光頭1進(jìn)行冷卻。探測光源2發(fā)出的連續(xù)光經(jīng)過檢偏器3、焦距可 調(diào)擴(kuò)束器4后，連續(xù)光偏振態(tài)為P光，光斑大小為φ 60_。連續(xù)光經(jīng)過釹玻璃激光頭1、二 色分光鏡6、焦距可調(diào)縮束器7后，光束口徑變?yōu)?_X4_，然后經(jīng)過檢偏器8、衰減片9后 進(jìn)入波前探測單元10,能在波前探測單元10顯示器上監(jiān)測釹玻璃激光頭1的熱致波前畸變 和熱致退偏雙折射退偏分布。因?yàn)榧す獠牧鲜艿嚼跗趾蠡诋a(chǎn)生波長為8~12 μm的中紅外 輻射11，而ZnSe膜對8~12 μ m的中紅外光具有很高的透過率，因此中紅外輻射11透過二 色分光鏡6、鍺物鏡12后把釹玻璃激活介質(zhì)直接成像進(jìn)熱像儀13,可在顯示器上觀測到釹 玻璃激光頭1的溫度分布，從溫度分布經(jīng)過理論計(jì)算，得到釹玻璃激活介質(zhì)的熱透鏡焦距。
[0033] 利用該裝置，測得釹玻璃激光頭的熱致波前為6. 77 λ，熱致雙折射退偏集中在 釹玻璃四個(gè)頂角，損耗>90%，釹玻璃溫度溫度分布呈中心高四周低狀，表面徑向溫差達(dá) 15°C。綜上所述，經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明可以精確測量釹玻璃激光放大器的熱特性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種激光頭熱特性的測量裝置，其特征在于，該裝置包括：被測激光頭（I)、探測光 源（2)、起偏器（3)、焦距可調(diào)擴(kuò)束器（4)、反射鏡（4)、二色分光鏡（6)、焦距可調(diào)縮束器 (7)、檢偏器（8)、衰減片（9)、波前探測單元（10)、鍺物鏡（12)和熱像儀（13)，沿所述的探 測光源（2)的激光輸出方向依次是所述的起偏器（3)、焦距可調(diào)擴(kuò)束器（4)、反射鏡（5)和 二色分光鏡（6)，所述的反射鏡（5)、二色分光鏡（6)與所述的光路成45°，在所述的二色分 光鏡（6)的反射光方向依次是所述的焦距可調(diào)縮束器（7)、檢偏器（8)、衰減片（9)和波前 探測單元（10)，在所述的二色分光鏡（6)的透射方向依次是所述的鍺物鏡（12)和熱像儀 (13)〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光頭熱特性的測量裝置，其特征在于所述的探測光源（2) 為光纖激光器、半導(dǎo)體激光器或全固態(tài)激光器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光頭熱特性的測量裝置，其特征在于所述的焦距可調(diào)擴(kuò)束 器（4)為倒置的伽利略望遠(yuǎn)系統(tǒng)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光頭熱特性的測量裝置，其特征在于所述的起偏器（3)和 所述的檢偏器（8)為偏振分光棱鏡。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的激光頭熱特性的測量裝置，其特征在于所述的焦距可 調(diào)縮束器（7)為伽利略望遠(yuǎn)系統(tǒng)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的激光頭熱特性的測量裝置，其特征在于所述的衰 減片（9)為吸收型窄帶濾光片。
【專利摘要】一種激光頭熱特性測量裝置，包括被測激光頭、準(zhǔn)直光源、起偏器、焦距可調(diào)擴(kuò)束器、反射鏡、二色分光鏡、焦距可調(diào)縮束器、檢偏器、衰減片、波前探測單元、鍺物鏡和熱像儀。本發(fā)明簡單易行、通用性強(qiáng)，可以匹配不同口徑的激活介質(zhì)，能同時(shí)適用于側(cè)面泵浦以及端面泵浦固體激光器中熱特性的測量，包括：溫度分布、熱致雙折射退偏和熱致波前畸變，測量精度高。
【IPC分類】G01M11/00, G01M11/02
【公開號】CN105157956
【申請?zhí)枴緾N201510638979
【發(fā)明人】黃文發(fā), 李學(xué)春, 王江峰, 盧興華, 黃庭瑞, 汪超
【申請人】中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月29日