[发明专利]脉冲激光束腰半径的测定装置及方法

权利要求书

1.一种脉冲激光束腰半径的测定装置，其特征在于，包括：

光偏转发生装置，用于诱发待测脉冲激光束在聚焦点光致击穿产生空化气泡导致光偏转，包括激光调整装置、标定液样品池和光偏转提取装置，其中所述激光调整装置包括气体连续激光器、第一二向色镜及第一透镜，所述第一二向色镜设置于所述气体连续激光器发出的激光及待测脉冲激光传播路径的交叉点上，所述第一透镜设置于第一二向色镜与所述标定液样品池之间；所述光偏转提取装置，设置于所述标定液样品池外，包括依次设置的第二透镜，第二二向色镜及第三透镜；

信号采集装置，用于通过光电二极管采集所述气体连续激光器发出的激光束的光偏转信号；

计算单元，用于预设束腰半径值对所述空化气泡导致的光偏转进行仿真，与所述光偏转信号的特征进行比对，得出所述待测脉冲激光束的束腰半径，所述计算单元包括：采集分析模块，用于对采集到的光偏转信号进行分析，记录光偏转信号波形的轮廓特征及偏转时间T_osc，判断所述光偏转信号波形是否出现多个连续极值点；若出现多个连续极值点，则基于Gilmore动力学方程，根据所述偏转时间T_osc计算出所述空化气泡的变化特征，所述空化气泡的变化特征包括空化气泡的最大半径R_max及空化气泡尺寸随时间的变化规律；仿真模块，用于根据所述空化气泡的变化特征，预设束腰半径值进行光偏转仿真，得到仿真波形，其中所述光偏转仿真的方法为：根据GLMT理论，仿真预设束腰半径为w₀的激光在所述空化气泡运动过程中光偏转信号的波形轮廓，其中所述空化气泡的最大半径为R_max且尺寸随时间的变化规律与所述采集分析模块得到的结果相符；特征对比模块，用于判断所述仿真波形的所述轮廓特征是否与所述光偏转信号波形的所述轮廓特征相符，得出所述待测脉冲激光束的束腰半径。

2.一种脉冲激光束腰半径的测定方法，使用权利要求1中的装置，其特征在于，包括以下步骤：

S100，待测脉冲激光束及气体连续激光器发出的激光束同轴共焦点地聚焦到标定液样品池，调整所述待测脉冲激光束的剂量诱发聚焦点光致击穿产生空化气泡；

S200，通过光电二极管采集所述气体连续激光器发出的激光束经过所述空化气泡后的光偏转信号；

S300，预设束腰半径值对所述空化气泡导致的光偏转进行仿真，与所述光偏转信号的特征进行比对，得出所述待测脉冲激光束的束腰半径，包括：S310，对所述光偏转信号进行分析，记录光偏转信号波形的轮廓特征及偏转时间T_osc，判断所述光偏转信号波形是否出现多个连续极值点；若出现多个连续极值点，则基于Gilmore动力学方程，根据所述偏转时间T_osc计算出所述空化气泡的变化特征，所述空化气泡的变化特征包括空化气泡的最大半径R_max及空化气泡尺寸随时间的变化规律；S320，根据所述空化气泡的变化特征，预设束腰半径值进行光偏转仿真，得到仿真波形，其中所述光偏转仿真的方法为：根据GLMT理论，仿真预设束腰半径为w₀的激光在所述空化气泡运动过程中光偏转信号的波形轮廓，其中所述空化气泡的最大半径为R_max且尺寸随时间的变化规律与所述步骤S310得到的结果相符；S330，比对所述仿真波形及所述光偏转信号波形的所述轮廓特征及所述偏转时间，得出所述待测脉冲激光束的束腰半径。

3.根据权利要求2所述的脉冲激光束腰半径的测定方法，其特征在于，所述步骤S330包括：

S331，在所述偏转时间T_osc内，所述仿真波形是否出现多个连续极值点；

S332，若存在，则记录当前预设束腰半径w₀为仿真预估束腰半径；若不存在，则调整w₀返回所述步骤S320；

S333，根据计算公式得出所述待测脉冲激光的束腰半径，所述计算公式为：

脉冲激光的束腰半径＝仿真预估束腰半径×波正系数，

其中，波正系数为脉冲激光器波长与气体连续激光器波长的比率。

4.根据权利要求2所述的脉冲激光束腰半径的测定方法，其特征在于，所述标定液为电阻不小于10M欧姆的超纯水。