[发明专利]同步测量高功率光纤激光器功率、光谱和光束质量的装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

实现本发明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。