[发明专利]一种新的高斯光束判别测量法及仪器

说明书

本发明属光学与激光技术，国际分类号G02B。

由于高斯光束在激光领域中具有特殊的意义，所以到目前为止，国内外发展了四种扫瞄测量法，即刀口中扫瞄法，针孔扫瞄法，狭缝扫瞄法和Ronchi刻尺扫瞄法来定量地测量其径向强度分布及束径。但缺点是：（1）需要对光束截面逐点扫瞄。不但要因扫瞄元件运动而使机构复杂，而且会因为在扫瞄时间内光束强度起伏及光轴抖动而引进测量误差;（2）所测的数据须用一假想的高斯函数去拟合。不但工作量大，而且容易把接近高斯函数的一些对称分布函数拟合为高斯函数。此外，还有一些图示法（如TV法）来定性地观察高斯光束的强度分布。

本发明在对高斯光束的特性进行了深入研究的基础上提出一种定量地判别和测量高斯光束的新方法：仅须在光束截面内同时对任意等距四点进行采光测量即可判别和测量此高斯光束。并根据这一新测量方法，采用阵列接收元件、计算机技术，设计了一种新型的高斯光束判别测量仪。此仪器不仅能把光束截面上的各点光强的测量值打印、显示和图示，而且可以定量地判别所测光束是否为高斯光束;如为高斯光束，则给出此高斯光束的径向强度分布和束径。

经过科技期刊文献检索及专利文献检索证实本发明确定成为国内外已有的四种定量测量方法（刀口扫瞄法，针孔扫瞄法，狭缝扫瞄法和Ronchi刻尺扫瞄法）之外的、独具特点的第五种测量法。

下面简述本发明的内容及仪器设计的技术方案。

1.本发明是，在垂直于光束传播方向的高斯光束截面上测量任意等距三个坐标点的光强连续激光束测量功率;脉冲激光束测量能量就可确定该高斯光束的束径向径向强度分布的测量方法以及在所测光束（高斯光束或其他强度分布函数的光束）截面内测量任意等距四个坐标点的光强就可判别该光束是否为高斯光束的判据。简述如下：

假定所测量的高斯光束的径向强度分布

I（r）＝Ie exp[-2（r/r₆）²]（1）

式中，I₀为光束中心的峰值强度，r₀为光束半径。

如采用直角坐标系表示，在X轴的径向强度分布（如附图1所示）将为：

I（X）＝Ie exp[-2（X/re）²]（2）

在X坐标轴有任意四个坐标点X₁、X₂、X₃、X₄，而且如附图1所示，

X₁、X₂、X₃、X₄各坐标点取值（3）

X₁＝C

X₂-X₁＝X₃-X₂＝X₄-X₃＝d

于是，高斯光束在这四个坐标上所对应的强度分别为：

I（X₁）＝Ie exp[-2（-C/r₆）²]

I（X₂）＝Ie exp[-2（d-c/r₆）²]

I（X₃）＝Ie exp[-2（2d-c/r₆）²]

I（X₄）＝Ie exp[-2（3d-c/r₆）²]

由I（X₁）、I（X₂）、I（X₃）、d一组数据和I（X₂）、I（X₃）、I（X₄）、d另一组数据均可分别求得此高斯光束的束径为：

γ 01=4d 2A1]]>