[发明专利]高精度近红外激光光束质量测量分析装置

说明书

本发明公开了一种高精度近红外激光光束质量测量分析装置，沿光路依次放置激光功率可调衰减装置、无像差聚焦透镜、高反镜组、分光镜和两个电荷耦合元件相机。激光功率可调衰减装置由放置在旋转轮上的不同衰减等级的中性密度滤光片组成；第二高反镜放置于第一高反镜的反射光路上，且二者共同放置于可移动导轨上；第一CCD相机放置于分光镜的反射光路上，第二CCD相机放置于分光镜的透射光路上。本发明可以有效抑制硅材质CCD在对近红外光光束质量进行测量时的光晕现象对测量结果的影响，同时测量时间相较传统光束质量测量仪并未增加，在保证测量效率的前提下提高了测量精度。

技术领域

本发明涉及近红外激光测量领域，具体涉及一种高精度近红外激光光束质量测量分析的装置。

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，近红外激光领域除了传统的掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）激光器外，光纤激光器也取得了巨大的进展，并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。

光束质量是衡量激光光束优劣的一项核心参数。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，衍射极限因子β等。由于光束质量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。在这些方法中CCD多位置光办测量法由于其测量结果准确，是ISO规定的一种标准的测量方法。该方法通过对聚焦透镜后不同位置的光斑利用CCD进行测量，然后计算出各个位置的光斑大小。利用各个位置的光斑大小与各个位置距离无像差透镜的距离，拟合出一条双曲线，进而求取光束质量因子M²。

CCD多位置光斑测量法虽然已经成为了一种标准的光束质量测量方法，然而，在利用该方法对近红外光测量时，由于现有的光束质量测量仪一般都采用了硅材质CCD相机。因此，一部分红外光会通过硅材料后泄露到CCD底层的电子区域，并在该区域传播，由此而导致硅材质CCD在测量近红外光时在CCD的垂直方向存在一条亮线，也就是CCD垂直光晕现象。该现象虽然通过减弱待测激光的光强和同时调大CCD的曝光时间来抑制，但该方法的效果有限，并容易将杂散光的测量误差放大。通过铟砷化镓材料的CCD相机可以完全抑制该现象，但由于该中类型相机昂贵，其并未取得广泛的使用。因此现有的光束质量测量装置，在对近红外光的光束质量进行测量时，由于CCD垂直光晕的存在，其测量结果并不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度近红外激光光束质量测量分析的装置，可以实现高精度近红外激光光束质量测量，测量范围为400nm-1100nm，也适用于可见光区域激光的测量，可以有效抑制CCD垂直光晕现象，提高了测量精度。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高精度近红外激光光束质量测量分析装置，包括激光功率可调衰减装置、无像差聚焦透镜、第一高反镜、第二高反镜、可移动导轨、分光镜、第一电荷耦合元件相机和第二电荷耦合元件相机；沿光路依次设置激光功率可调衰减装置、无像差聚焦透镜、第一高反镜、第二高反镜、分光镜和第二电荷耦合元件相机；第二高反镜设置于第一高反镜的反射光路上，且第一高反镜和第二高反镜均固定于可移动导轨上；第一电荷耦合元件相机设置于分光镜的反射光路上，第二电荷耦合元件相机设置于分光镜的透射光路上。