[发明专利]脉冲激光束腰半径的测定装置及方法

说明书

本发明公开了一种脉冲激光束腰半径的测定方法及装置，该装置包括：光偏转发生装置，用于诱发待测脉冲激光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；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。本发明至少具有如下有益效果：测量过程简单，无需昂贵设备，利用计算机仿真比对特征，能够精确地测量出脉冲激光的束腰半径，进而保证了医疗用激光设备稳定有效地工作。

技术领域

本发明涉及计算机辅助测量领域，特别涉及一种脉冲激光束腰半径的测定装置及方法。

背景技术

激光在近代医学上被誉为分析细胞学最先进的仪器，脉冲激光在激光组织加工、光声成像、细胞和生物组织微纳米手术及眼科屈光手术等生物医学光子学领域得到越来越广泛的应用。其中激光束腰半径作为衡量脉冲激光强度及剂量的重要参数，其测量的准确性及可靠性直接影响激光技术在生物医学领域的应用。

现有的测量方法及装置的基本原理是在激光传输方向上不同位置测量光斑横截面的光学参数(如光斑半径、光强分布)，然后根据高斯光束的自由传输特性，推解出束腰半径。这种测量过程涉及多个空间位点，测量过程繁琐，测量速度慢，测量过程中容易引入误差。此外，光束质量分析装置价格昂贵，且其对于高斯光束束腰半径测量的空间分辨率受限于其内置的感光器件的像元大小，对不同激光光源的测量精确度不一。上述测量方法更适用于测量时间稳定性较好的气体激光参数，如He-Ne激光，难以精确应用或无法应用至非连续的脉冲激光的光学测量，而生物医学领域广泛应用的激光多为脉冲型激光。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种脉冲激光束腰半径的测定装置，实现简单，能够精确测量脉冲激光的束腰半径。

本发明还提出一种使用上述脉冲激光束腰半径的测定装置的脉冲激光束腰半径的测定方法。

根据本发明的第一方面实施例的脉冲激光束腰半径的测定装置，包括：光偏转发生装置，用于诱发待测脉冲激光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。

根据本发明实施例的脉冲激光束腰半径的测定装置，至少具有如下有益效果：测量过程简单，无需昂贵设备，仅需气体连续激光器发出的激光作探测光束，通过采集空化气泡导致的光偏转信号，利用计算机仿真比对特征，能够精确地测量出脉冲激光的束腰半径，从而保证了医疗用激光设备稳定有效地工作。

根据本发明的一些实施例，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，并根据所述偏转时间计算出所述空化气泡的变化特征；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；特征比对模块，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。根据采集计算出的空化气泡的变化特征进行仿真，可以减少计算量，加快仿真逼进实际结果的速度。