[发明专利]校正高功率激光器M2测量系统热形变的装置及方法

说明书

本发明公开了一种校正高功率激光器M²测量系统热形变的装置及方法，沿光路依次设置标准平晶、功率衰减平行平板、第一楔板反射镜、第二楔板反射镜、分光镜、波前探测器和动态干涉仪；第二楔板反射镜设置于第一楔板反射镜的反射光路上；分光镜设置于第二楔板反射镜的反射光路上；波前探测器设置于分光镜的透射光路上，动态干涉仪设置于分光镜的反射光路上。装置中标准平晶、功率衰减平行平板、第一楔板反射镜、第二楔板反射镜、分光镜上均镀有特定反射率的膜。本发明可以对高功率激光器M²测量系统中光学元件热形变带来的M²误差进行测量和去除，同时保证测量过程的高速，在高精度的测量中实现光束质量M²的动态测量。

技术领域

本发明涉及高功率激光器测量领域，具体涉及校正高功率激光器M²测量系统热形变的装置及方法。

背景技术

近年来激光技术不断进步，高功率激光器发展迅猛，并迅速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。为衡量激光光束优劣，要对激光光束质量进行评价，用以指导激光器生产和提供应用参考。针对不同的激光应用，历史上科学家提出了各种各样的评价参数，比如：光束质量因子 M²，斯特列尔比，桶中功率，衍射极限因子β等。由于光束质量M²因子同时涵盖了激光的近场及远场特性，相较其它定义方式，其已广泛被国际光学界所承认，并由ISO国际标准化组织予以推荐。

对激光光束质量因子M²的测量，科学家们提出了各种各样的方法。有需要一定测量时间的CCD多位置测量法、刀口法、液体透镜法等，也有许多动态的测量方法，比如波前分析法，模式分解法，法布里-珀罗腔法等。

但在高功率激光器光束质量因子M²的测量过程中，测试光路中的光学元件会由于激光照射产生热形变，进而带来波前畸变，这使得采用需要一定测量时间的方法的计算结果必然有一定的误差，动态测量的方法又不能充分表明高功率激光器本身的光束质量。

因此，对于高功率激光器的实时准确测量应更多考虑采用动态测量的方法，同时，需要对动态测量中光学元件热形变对光束质量因子M²的影响进行测量计算并去除。波前分析法是一种基于波前探测器的动态测量光束质量的方法，由波前探测器复原待测激光复振幅，进而获取待测激光的波前和波前，光束质量因子 M²利用角谱理论进行计算，且计算过程严格按照ISO11146国际标准。对于光学元件受激光照射热形变的影响，采用动态干涉仪进行测量，通过动态干涉仪实时获取测试光路中的波前畸变，再经过分析计算，可以获得测试光路中热形变带来的光束质量因子M²测量误差，以及校正后的光束质量因子M²。

发明内容

本发明的目的在于提供一种校正高功率激光器M²测量系统热形变的装置及方法，可以得到光学元件热形变带来的激光光束质量因子M²测量误差，并对M²动态测量的结果进行校正，可对M²实时精确测量，提高M²测量精度与速度。