一種在線實(shí)時(shí)測(cè)量激光晶體熱透鏡焦距的方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種固態(tài)激光器中激光晶體的熱透鏡效應(yīng)在線實(shí)時(shí)測(cè)量的方法與裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常情況下，如圖1所示（以側(cè)面栗浦為例），固體激光器在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，晶體吸收 的栗浦光能量除小部分轉(zhuǎn)化為激光輸出外，大部分將轉(zhuǎn)化成熱并沉積在晶體內(nèi)，使晶體溫 度明顯升高而形成溫度梯度。
[0003] 如圖2所示，溫度梯度的產(chǎn)生將改變晶體的折射率分布，使其變成類透鏡介質(zhì)，此 時(shí)光束再通過(guò)晶體時(shí)就會(huì)發(fā)生聚焦，這種現(xiàn)象被稱為晶體的熱透鏡效應(yīng)。晶體熱效應(yīng)的存 在將嚴(yán)重影響激光器的整體輸出性能，如:諧振腔的穩(wěn)定性、腔模尺寸、模式耦合效率、輸出 光束質(zhì)量等，因此，如何消除或減小晶體熱透鏡效應(yīng)已經(jīng)成為激光器研制領(lǐng)域亟待解決的 重要課題之一。
[0004] 測(cè)量激光晶體熱透鏡焦距是研究晶體熱效應(yīng)最有效的一種方法。目前，針對(duì)不同 結(jié)構(gòu)的激光器已經(jīng)發(fā)展了許多種測(cè)量晶體熱透鏡焦距的方法： 1)對(duì)于側(cè)面栗浦激光器報(bào)道比較多的是探測(cè)光測(cè)量法，該方法原理比較簡(jiǎn)單，但是，由 于探測(cè)光與振蕩激光波長(zhǎng)不等，晶體熱效應(yīng)對(duì)它們的波相差不同，且在實(shí)驗(yàn)中很難精確確 定探測(cè)光的焦點(diǎn)位置。另外，該方法不適用于端面栗浦固體激光器。
[0005] 2)對(duì)于端面栗浦激光器，測(cè)量熱透鏡焦距的方法比較多。其中，橫模拍頻法和CCD 照相法裝置比較復(fù)雜;非穩(wěn)腔法裝置簡(jiǎn)單，但它不能直接測(cè)量激光運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)晶體的熱透鏡焦 距;狹縫掃描法裝置也比較簡(jiǎn)單，但理論相對(duì)復(fù)雜，需測(cè)量大量數(shù)據(jù)擬合獲得熱透鏡焦距。 因此，激光晶體熱焦距測(cè)量仍是激光器研制領(lǐng)域一個(gè)重要研究課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)以上問(wèn)題，提供一種在線實(shí)時(shí)測(cè)量激光晶體熱透 鏡焦距的方法，該方法能夠簡(jiǎn)單、高效的在線實(shí)時(shí)測(cè)量側(cè)面栗浦與端面栗浦激光器中激光 晶體的熱透鏡焦距。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種用于在線實(shí)時(shí)測(cè)量側(cè)面栗浦與端面栗浦激光器中激光晶體 熱透鏡焦距的裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、應(yīng)用范圍廣。
[0008] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種在線實(shí)時(shí)測(cè)量激光晶體熱透 鏡焦距的方法，包括如下步驟： a、 通過(guò)一激發(fā)光源發(fā)射一束激發(fā)激光，激光穿過(guò)被測(cè)激光晶體，在被測(cè)激光晶體中產(chǎn) 生熱透鏡； b、 通過(guò)一測(cè)試激光發(fā)射源一束測(cè)試激光，該測(cè)試激光穿過(guò)被測(cè)激光晶體； c、 在被測(cè)激光晶體與測(cè)試光源之間設(shè)置具有中心孔的衍射屏，測(cè)試激光穿過(guò)衍射屏中 心孔入射到激光晶體； d、 測(cè)試激光經(jīng)激光晶體反射后再返回到衍射屏上，獲得亮暗相間的衍射圖樣； e、 根據(jù)衍射圖樣計(jì)算晶體熱透鏡焦距。
[0009] 以下是本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)： 所述激發(fā)光源為栗浦激光器。
[0010] 進(jìn)一步改進(jìn)： 測(cè)試激光發(fā)射源為He-Ne激光器。
[0011] 進(jìn)一步改進(jìn)： 測(cè)試激光與激發(fā)激光入射方向相反。
[0012] 進(jìn)一步改進(jìn)： 激發(fā)光源、測(cè)試激光發(fā)射源、衍射屏(3)中心孔及激光晶體(2)同軸設(shè)置。
[0013] 進(jìn)一步改進(jìn)： 晶體的熱透鏡焦距為：
其中，0為圓孔衍射半角寬度，尉直與測(cè)試激光波長(zhǎng)λ、小孔直徑D及衍射圓環(huán)的級(jí)次有 關(guān)，對(duì)于第一暗環(huán)良=::1纖f ; Μ'： a為修正系數(shù)； R為衍射屏(3)上衍射圖中任一亮(或暗)環(huán)半徑； f為晶體熱透鏡焦距； L為激光晶體(2)后表面與衍射屏(3)的距離。
[0014] 進(jìn)一步改進(jìn)： 包括激光晶體(2)、栗浦激光器(l)、He-Ne激光器(4)及具有中心孔的衍射屏(3)。
[0015] 進(jìn)一步改進(jìn)： 激光晶體(2)的一側(cè)設(shè)置栗浦激光器(1); 激光晶體(2)的另一側(cè)設(shè)有He-Ne激光器(4); He-Ne激光器(4)與激光晶體(2)之間設(shè)有具有中心孔的衍射屏(3)。
[0016] 進(jìn)一步改進(jìn)： 栗浦激光器⑴輸出激光、He-Ne激光、激光晶體⑵與衍射屏(3)中心孔同軸。
[0017] 進(jìn)一步改進(jìn)： 栗浦激光器(1)用于輸出激光并穿過(guò)激光晶體(2)在激光晶體(2)中產(chǎn)生熱透鏡； He-Ne激光器(4)用于發(fā)出He-Ne激光穿過(guò)激光晶體(2); He-Ne激光器(4)用于發(fā)出激光穿過(guò)衍射屏（3)的中心孔小孔入射到激光晶體(2)，He-Ne激光器(4)輸出激光經(jīng)激光晶體(2)反射后再返回到衍射屏(3)上。
[0018] 本發(fā)明采用上述方法技術(shù)方案具有以下技術(shù)效果，能夠用于在線實(shí)時(shí)測(cè)量側(cè)面栗 浦與端面栗浦激光器中激光晶體熱透鏡焦距，這將為控制晶體熱效應(yīng)以及激光器研制提供 科學(xué)依據(jù)。
[0019] 本發(fā)明采用上述裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、應(yīng)用范圍廣，不會(huì)影響激光器的正常運(yùn) 轉(zhuǎn)。
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]附圖1為本發(fā)明【背景技術(shù)】中端面栗浦激光器工作示意圖； 附圖2為本發(fā)明【背景技術(shù)】中激光晶體熱透鏡效應(yīng)等效圖； 附圖3為本發(fā)明中晶體熱透鏡焦距測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖中：1-栗浦激光器;2-激光晶體;3-衍射屏;4-He-Ne激光器。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 實(shí)施例1，如圖3所示，一種在線實(shí)時(shí)測(cè)量激光晶體熱透鏡焦距的方法，包括如下步 驟： 1、在被測(cè)激光晶體2的一側(cè)設(shè)置栗浦激光器1，栗浦激光器1輸出激光并穿過(guò)激光晶體 2，在激光晶體2中產(chǎn)生熱透鏡。
[0024] 2、在被測(cè)激光晶體2的另一側(cè)設(shè)置一平行激光發(fā)射裝置，通過(guò)平行激光發(fā)射裝置 發(fā)出測(cè)試激光，如He-Ne激光器4，He-Ne激光器4發(fā)出He-Ne激光穿過(guò)激光晶體2; 栗浦激光器1輸出激光的方向與He-Ne激光器4輸出激光的方向相反。
[0025] 3、在被測(cè)激光晶體2與He-Ne激光器4之間設(shè)置具有中心孔的衍射屏3，He-Ne激光 器4發(fā)出激光穿過(guò)衍射屏3中心孔入射到激光晶體2; 栗浦激光器1輸出激光、激光晶體2、He-Ne激光與衍射屏3的中心孔同軸。
[0026 ] 4、He-Ne激光器4輸出激光經(jīng)激光晶體2反射后再返回到衍射屏3上，獲得亮暗相間 的