[发明专利]一种用于激光板条面检测的光斑强度分布获取方法

说明书

本发明提供一种用于激光板条面检测的光斑强度分布获取方法，本发明属于激光板条的质量检测领域，在运用光纤白光干涉测量装置对激光板条进行面检测时，主要依赖自聚焦透镜光纤探头的出射光斑进行面扫描，激光板条受三维位移台把持控制，在连续移动激光板条过程中，基于自聚焦透镜光纤探头出射类高斯光束的特性，在刀口法光斑测量技术的基础上，提出激光板条边缘扫描光斑的反射式测量方法，并将光斑等效为四个相等的扇形区域，获取每个区域对应的一个光斑强度分布参数，同时消除机械回程误差的影响，获取精确的光斑强度分布。

技术领域

本发明涉及一种用于激光板条面检测的光斑强度分布获取方法，属于激光板条的质量检测领域。

背景技术

激光板条是高功率固体激光器的增益介质，目前以各类稀土元素掺杂的YAG晶体为主，即钇铝石榴石(Yttrium Aluminum Garnet)，最初起源于YAG晶体棒，随着技术发展现在通常使用板条状键合YAG晶体，主要是通过稀土掺杂YAG晶体与纯YAG键合在一起制备而成的复合结构晶体[Proc.SPIE.1992,1624:2-10.]。基于光纤白光干涉技术对激光板条键合面的测试方法[CN202010488263.7]，是一种无损、可溯源且定量化的高精度检测方法，依赖于光纤探头出射光斑的点式探测，配合位移台的移动控制可实现对激光板条键合面的面扫描。为了解光纤探头出射光束的具体参数，尤其是在待测面上光斑的具体强度分布，有必要在激光板条面扫描前，进行光斑的强度分布测量，有助于明晰光斑的测量面积，也便于后续进一步提高面扫描的光斑分辨率。

现有的光斑或光束强度分布检测方法，主要包括刀口扫描法[Optics Express,2013.21(21):25069.]、光束偏转法[Current Applied Physics,2010.10(3):834-837.]、拍照法[Journal of Applied Physics,1975,46(8):3576-3579.]、针孔/探针检测法[Applied Optics,1978.17(17):2673-2674]、丝带扫描法[OpticsLaser Technology,1976.8(6):273-274.]、狭缝扫描法[Applied Optics,1984.23(14):2227.]、光栅扫描法[Optical Engineering,1979.18(1):70-75]。拍照法是通过图像来实现光斑强度分布测量的方法，属于定性或半定量的测量手段；针孔/探针检测法、光束偏转法、和光栅扫描法的缺点在于比较复杂，对仪器性能参数要求也比较高，还原光斑强度分布的流程也比较繁琐；丝带、狭缝和刀口扫描法原理基本相同，其中刀口法相对简便，丝带和狭缝的分析相对复杂一些，这三者都属于透射式测量方法，都需要解决衍射的误差问题。

发明内容

本发明的目的在于有效解决激光板条测试前光斑的强度分布难以精确获取的问题，基于光纤白光干涉测试装置的自身结构特点，创新性提出激光板条边缘扫描光斑的反射式测量方法，打破现有光斑/光束强度分布检测方法的局限性，同时对比不同方向扫描光斑的变化，将光斑等效为四个扇形区域，分区域获取强度分布参数，同时消除位移台的机械回程误差，为激光板条检测提供更加完善的技术支持。

本发明的目的是这样实现的：步骤如下：

步骤一：光纤白光干涉测量装置的调试，激光板条固定于三维位移台，调整位移台控制激光板条靠近或远离光纤探头，激光板条表面位于光纤探头出射光束的束腰位置；

步骤二：激光板条沿x方向移动，光斑自内向外扫过激光板条边缘，直至光斑中心恰好位于激光板条边缘处，通过三维位移台得到移动距离x，光纤白光干涉测量装置测出移动x距离的反射光功率P(x)：

其中：P₀为光纤探头出射光功率，R为激光板条表面反射率，P为反射回光纤探头内部的光功率，xy平面为激光板条表面；

得到的参数w值记为w₁；