[发明专利]一种激光器孔道管路光学衍射损耗测量方法及装置

说明书

本发明提供了一种激光器孔道管路光学衍射损耗测量方法，它属于光学检测技术领域。本发明通过构造低损耗开放式光学谐振腔，利用腔衰荡法测量低损耗开放式谐振腔内有无待测激光器孔道管路不同情况下的腔损耗值差值，得到待测激光器孔道管路的光学衍射损耗绝对值。相比于现有测量方法，本发明具有测量结果可靠性高、流程简洁等优势，适合工程应用。本发明还提供了一种激光器孔道管路光学衍射损耗测量装置。

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，涉及一种激光器孔道管路光学衍射损耗测量方法及装置，尤其涉及一种氦氖激光器光学谐振腔内不同形状孔道(光阑)及通光管路的衍射损耗测量方法及装置。

背景技术

光学谐振腔作为一种重要的光学系统，在激光技术、光谱技术以及精密传感技术等领域有着广泛而重要的应用，其性能的优劣直接影响这些技术领域的应用效果。例如，光学谐振腔作为激光器的重要组成部分，其主要作用是实现激光的正反馈和模式选择，其性能直接影响激光的方向性、单色性、相干性等特性。光学损耗作为光学谐振腔的一项重要性能参数，其精确测量一直是光学测量技术领域研究的热点。光学谐振腔的损耗主要来自腔镜损耗(腔镜高反膜的透射、散射和吸收损耗)、腔内几何偏折损耗、腔内介质吸收散射损耗以及腔内孔道管路衍射损耗等方面。这些损耗项中的主要部分，如腔镜高反膜的损耗，其精确测量方法已有广泛深入的研究，产生了众多专用测量仪器(如分光光度仪、DF透反仪、腔损仪、积分散射仪、微分散射仪、热透镜吸收损耗测量仪等)和典型测量方法(如腔衰荡法)；但是，过去的研究中对于光学谐振腔次要损耗部分的测量，如光学谐振腔孔道管路等衍射损耗的测量，研究较少。而实际上，衍射损耗特性非常重要。以氦氖激光器为例，光学谐振腔衍射损耗特性直接决定了激光器模式特性。针对衍射损耗测量，过去研究中通常采用理论计算结合数值分析的方法，或者对照参数图标查找数值。专利文献【中国，CN104713573A，2015.06.15】针对激光陀螺衍射损耗测量问题，提出了一种测量方法。该方法通过将同一付高反镜组胶合安装在不同孔径大小的光学谐振腔体上，利用腔衰荡法前后两次测量光学谐振腔总损耗的变化量来反演出衍射损耗的大小，为光学谐振腔衍射损耗测量提供了一种思路。但这种方法在实际应用中，由于各光学谐振腔体端面加工误差以及两次镜片安装差异，将导致谐振腔体总损耗变化中引入其它非衍射损耗误差；同时，该方法每次测量都需两次腔镜装调，将导致测量过程繁琐且耗时过长。为此，本发明根据光学谐振腔衍射损耗特点，提出一种激光器孔道管路衍射损耗精确测量方法及装置，可以提高测量结果的准确性以及简化测量过程。

发明内容

本发明针对现有激光器衍射损耗测量方法测量准确性不高、测量过程繁琐等问题，提出一种激光器孔道管路光学衍射损耗测量方法及装置，可以提高测量结果的准确性以及简化测量过程。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

如图1、图2和图3所示，一种激光器孔道管路光学衍射损耗测量方法，包括以下步骤：

第一步，构建一个与待测激光器光学谐振腔谐振模式参数相同的开放式光学谐振腔1，所述开放式光学谐振腔1包括两片或两片以上高反射率镜片；

第二步，利用腔衰荡法测量所述开放式光学谐振腔1的损耗值δ₀；

第三步，将待测激光器孔道管路5同轴插入所述开放式光学谐振腔1的谐振光路上，利用腔衰荡法测量此时开放式光学谐振腔1的损耗值δ_m；

第四步，将第三步与第二步中测得的损耗值相减，得到待测激光器孔道管路5的衍射损耗值δ_d＝δ_m-δ₀。

进一步地，所述开放式光学谐振腔1，其光阑直径大于等于待测激光器孔道管路5最细处直径的5倍，其衍射损耗理论值小于等于1ppm。

进一步地，所述开放式光学谐振腔1总损耗小于100ppm。