[发明专利]一种激光远场光束质量PIB因子的测量方法

说明书

本发明的目的是提供一种激光远场光束质量PIB因子的测量方法，以解决现有技术无法实时得到PIV因子的技术问题。本发明通过高速旋转扫描圆盘带动呈渐开线分布的取样孔阵列和透射孔对入射激光束进行了光斑扫描，并采用一个大面积的光电探测单元获取光强信号，其中取样孔捕捉得到最强功率值对应的信号F_circle，透射孔则测量得到入射光总功率对应的信号F_total，从而计算得到转盘转动一周内的PIB因子，同时由于采用了同一只探测器在相同光路上进行的PIB测量，只要确保探测器在线性范围内获取相对的信号幅值即可，省略了功率和信号之间的标定环节，简化了操作步骤，并具备测量实时性。

技术领域

本发明属于激光参数测量技术领域，具体涉及一种激光光束质量参数的测量方法，特别是一种激光远场光束质量PIB因子的方法。

背景技术

在激光参数测量中，光束质量是一个重要的参数，表示激光束向远场发射的能力。常见的光束质量包括M2因子、β参数和PIB因子等，其中PIB因子定义为

PIB＝P_circle/P_total

其中P_circle为环围半径最强的光功率值，P_total指激光的入射总功率值。

PIB因子代表了入射激光聚焦至指定环围半径的区域内的最强的功率值占总功率的份额，其代表了激光束在远场的功率集中度和可聚焦能力。

现有的PIB因子是在激光束前设置指定环围半径的光阑孔，光阑孔后面设置功率计，纪录P_circle值后再将光阑孔移去，获得全光斑入射至功率计的总功率P_total，最终计算得到PIB因子。这种方案是只能对空间光束稳定的光斑进行测量，当远场激光光束不稳定时，强光点的位置发生变化，导致无法采用光阑孔捕捉到激光光强最大值，进而影响到测量精度。

申请号为201710131735.1，发明创造名称为基于平板渐开线孔取样的激光光束质量测量装置和方法中提出了基于扫描圆盘渐开线微孔扫描取样的方法，但是在实际测量中也需要在扫描获得P_circle值后再将扫描机构移开测量得到P_total值，操作不便，而且两个参数测量具有一定的延迟性，无法实时得到PIB因子。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光远场光束质量PIB因子的测量方法，以解决现有技术无法实时得到PIV因子的技术问题。本发明不仅适用于连续稳定光源，对于空间变换频率不高的其他激光器同样适用。

本发明的技术方案是：

一种激光远场光束质量PIB因子的测量装置，其特殊之处在于：包括绕中心转轴高速旋转的扫描圆盘、光电探测单元、探测电路和机壳；

探测电路包括数据采集单元、处理单元；

扫描圆盘上设置有多个取样孔和一个透射孔；

所述的取样孔绕中心转轴呈渐开线均匀间隔排布形成取样孔阵列，扫描圆盘旋转时取样孔实现待测量远场激光束的全光斑扫描取样，所述取样孔的直径相同、孔径不大于待测量激光束直径的1/5；

透射孔设置在取样孔阵列的起始孔和终止孔之间，透射孔的直径大于待测量激光束直径，且透射孔与中心转轴的中心线之间的距离r_透射孔＝(r_起始孔+r_终止孔)/2；

待测量远场激光束透过取样孔和透射孔后入射至扫描圆盘另一侧的光电探测单元，并经过数据采集单元后，由处理单元根据数据采集单元采集的数据计算得到光束质量PIB因子。