[发明专利]快速测量激光光束光强分布的简易装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光光束光强的测量技术，具体是一种快速测量激光光束光强分布的简易装置。

背景技术

自激光器诞生后，激光作为一种高亮度、方向性、单色性和相干性都很好的光源已被广泛应用在科研、测量、加工、医疗、通信以及军事等领域。在这些应用中，激光光束横向的光强分布（即光强在与光束传播方向垂直的横截面上的分布）作为评价激光光束质量的一项重要的技术性能指标一直受到人们的重视。根据共焦谐振腔理论，激光器一般输出的光束在与传播方向垂直的横截面上呈现为高斯型。然而，由于实际激光器中采用的谐振腔形式多种多样，可获得激光器输出的激光束千差万别。在激光发展历史上，不同专业的人员根据各自不同的目的对高斯激光光束的光斑质量提出了不同的要求。为了满足各方面的需求，必须知道激光光束在横向截面上的光强分布曲线。

到目前为止，人们发展了许多技术来测量激光光束的光强分布，如小孔探针法，CCD法和刀口法。其中，小孔探针法由于实验上很难做到孔与激光光束同心，因而在测光束光斑大小时精度难以保证，且测量光强时也不能很快地直接得到光强的分布曲线。CCD法虽然精度高，但只适合测低功率光束光斑的大小，有着明显的局限性，且不能定量地反映光强的变化。目前，刀口法被广泛用于测量高斯光束光强的分布。刀口法通常是将刀片固定在光学平移台上，可沿与光束传播方向垂直的方向切割光束，但需慢慢通过平移台调节多次测量透过刀口边缘的激光功率，因此不能快速地得到激光光束的光强分布曲线。基于上述理由，有必要发明一种可以快速、准确、灵活地测量激光光束横截面光强分布的简易装置，以解决现有激光光束光强测量技术无法快速对激光光束横向光强分布进行测量、测量不灵活、以及操作繁琐的问题。

发明内容

本发明为了解决现有激光光束光强测量技术无法快速对激光光束横向光强分布进行测量、测量不灵活、以及操作繁琐的问题，提供了一种快速测量激光光束光强分布的简易装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：快速测量激光光束光强分布的简易装置，包括电动式扬声器、聚焦透镜、光电探测器、BNC连接线、积分电路、以及数字示波器；所述电动式扬声器包括支柱、永磁体、阻尼材料层、线圈、黑色遮光板、顶盖、以及线圈连接线；永磁体的下端面固定于支柱上端面；阻尼材料层固定于永磁体的上端面；线圈套接于永磁体的中部；黑色遮光板垂直固定于线圈上端面；顶盖固定于阻尼材料层上端面；线圈连接线连接于线圈两端；光电探测器位于聚焦透镜后侧焦点上；光电探测器的输出端通过BNC连接线与积分电路的输入端连接；积分电路的输出端与数字示波器的输入端连接；黑色遮光板位于聚焦透镜前侧。

工作时，激光器输出的激光光束经聚焦透镜会聚成一很细的点光束，点光束完全被位于聚焦透镜后侧焦点上的光电探测器收集。光电探测器将所探测到的光信号转换为电信号，电信号经BNC连接线接入积分电路进行积分处理，积分处理后的电信号连到数字示波器进行显示。具体工作时，向电动式扬声器的线圈通以合适方向的电流，由法拉第电磁感应定律可知，线圈将会上下快速振动。与此同时，黑色遮光板在线圈的带动下向上快速切割激光光束。激光光束的光强随黑色遮光板的移动会发生快速变化。该光强变化的激光光束经聚焦透镜会聚后完全被光电探测器收集且转换为电信号。光电探测器输出的电信号为一条光束横截面上不同位置处光强的快变曲线，而经积分电路处理后的电信号则为光强的分布曲线。由此，本发明所述的快速测量激光光束光强分布的简易装置即实现了针对激光光束横截面光强分布进行快速、准确、灵活的测量。在上述过程中，顶盖起到限制线圈向上运动的作用。阻尼材料层则可以减小线圈振动对测量过程的影响，并增加电动式扬声器的使用效率和寿命。基于上述过程，与现有激光光束光强测量技术相比，本发明所述的快速测量激光光束光强分布的简易装置实现了快速对激光光束横向光强分布进行测量，同时其测量更加灵活，操作更加简单。

进一步地，还包括腔体；腔体上开有与聚焦透镜前侧位置正对的通孔；电动式扬声器、聚焦透镜、光电探测器、BNC连接线、积分电路、数字示波器均位于腔体内；黑色遮光板位于通孔与聚焦透镜前侧之间。工作时，激光器输出的激光光束穿过腔体上的通孔到达聚焦透镜进行会聚，最后被位于聚光透镜焦点上的光电探测器收集探测。

本发明有效解决了现有激光光束光强测量技术无法快速对激光光束横向光强分布进行测量、测量不灵活、以及操作繁琐的问题，适用于对激光光束横截面光强分布进行快速的测量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。