专利名称：一种侧泵激光�？槿刃вΦ募觳庾爸玫闹谱鞣椒�
技术领域：
本发明涉及一种侧泵激光�？槿刃вΦ募觳庾爸茫绕渖婕耙恢挚杉觳馊韧妇敌в�、热畸变、热致双折射效应等热效应的检测装置。
背景技术：
在激光技术领域中，侧泵模块中激光介质的热效应问题一直是限制激光器输出功率提高的重要因素，在泵浦过程中，被激光介质吸收的总抽运光能中只有部分转变为激光输出，其余相当部分能量则转变为热，残留在激光介质中，为了维持激光器系统正常运转， 必须对侧泵�？橹械募す饨橹时砻娼欣淙矗饩褪沟眉す饨橹誓诓坎痪鹊奈露确植迹佣辜す饨橹实恼凵渎史⑸吮浠贾录す馐幕洌蟠蠼档土思す庀低车淖芴逍阅埽虼耍芯坎啾媚？橹械募す饨橹实娜刃вΦ牟媛桑⒉扇∠嘤Φ牟钩ナ侄位蛘呃淙词侄卫淳×拷档腿刃вξ侍舛杂谑涑黾す獾挠跋欤馐羌す饧际跞嗽惫餐刈⒌奈侍猓保莆樟瞬啾媚？橹械募す饨橹实娜刃вμ匦远杂谕晟萍す庹竦雌髑恍偷纳杓埔约凹す夥糯笃鹘峁沟纳杓�、了解激光器输出特性以及如何选择冷却方式等都有重要的指导价值。目前，测试侧泵�？橹屑す饨橹实娜刃вΦ姆椒ń隙啵车姆椒ㄖ饕辛街忠恢质抢煤つ始す馐魑甘竟庠醇觳獠啾媚？橹屑す饨橹实娜冉咕啵紫榷院つ始す馐欣┦贾焙螅蛊渫ü啾媚？橹械募す饨橹剩缓笤诓獗媚？椴煌ぷ鞯缌飨鹿鄄旌つ始す馐沟愕奈恢茫湍苋范ㄈ冉咕嗟某ざ龋⒖梢岳肅CD观察热效应对氦氖激光束畸变的影响，该方法的优点是简单快捷，不足之处是所测的热焦距不太精确。另一种方法是搭建直线型的简单激光腔，通过改变腔长和泵浦电流，来获得输出功率(或能量)与腔长的关系，从而基于这些关系来确定激光器热焦距的长度，这种方法的优点是所测的热焦距更加精确，缺点是不能对激光束的热畸变进行测量，而且由于需要不断改变腔长或泵浦电流，操作非常繁琐，并且不能对较弱的热效应进行有效的探测，因为腔长不可能太长(比如 100m)。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种结构简单、测量精度高、操作方便的侧泵激光�？槿刃вΦ募觳庾爸茫苁迪挚焖�、简单、高精度的侧泵�？榧す饨橹实娜刃вΦ牟饬浚绕涫屎鲜褂迷谌刃в先酰直匦肓私獾牟啾寐龀迥？橹�。本发明提供了一种侧泵激光�？槿刃вΦ募觳庾爸茫ㄖ甘竟庠矗杉す馄鞴钩桑⒊鲋甘竟猓焕┦担糜诮甘竟饫┦坏谝� 1:1分束镜,用于将被扩束镜扩束后的光分成反射光束和透射光束,该反射光束和透射光束的方向不同、能量相等；第二 1:1分束镜；
至少两个全反镜，分别将所述反射光束和透射光束反射到所述第二 1:1分束镜， 相干叠加成一束相干光束，其中所述反射光束所经历的光路为第一光路，所述透射光束所经历的光路为第二光路；成像装置，用于接收所述相干光束，并对相干叠加后的干涉条纹成像，其中所述反射光束和透射光束在第一 I: I分束镜与第二 I: I分束镜之间的光路长度相等，待测侧泵激光模块位于第一光路或第二光路中。根据本发明提供的检测装置，其中第一光路和第二光路中不具有待测侧泵激光�？榈囊桓龉饴分芯哂辛硪桓鲇氪獠啾眉す饽？橄嗤牟啾眉す饽？�。根据本发明提供的检测装置，其中指示光在可见光波段。根据本发明提供的检测装置，其中指示光的光谱不落在待测侧泵激光�？榈姆⑸淦啄凇８荼痉⒚魈峁┑募觳庾爸茫渲兄甘竟獾闹本缎∮诘扔诖獠啾媚？橹性鲆娼橹实闹本�。根据本发明提供的检测装置，其中反射光束和透射光束在第一 1:1分束镜与第二 I I分束镜之间的光路长度的偏差在+/-3mm以内。根据本发明提供的检测装置，其中所述反射光束和透射光束在第一 1:1分束镜与第二 1:1分束镜之间的光路长度的偏差小于指示光源的相干长度。本发明还提供了一种上述检测装置的检测方法，包括在成像装置上观察干涉条纹的移动；通过公式Λ(1 = ηλ计算侧泵激光模块的增益介质中光程的变化量，其中Ad表示增益介质光程的变化量，η表示成像装置所成的像中干涉条纹的移动数目，λ表示指示光的波长。本发明还提供了一种上述检测装置的检测方法，通过判断干涉条纹中是否出现瑕疵点来判断是否存在热畸变，通过比较瑕疵点的相对个数、瑕疵点的相对大小或者干涉条纹的相对对称性，来比较热畸变的相对大小。本发明提供的侧泵激光模块热效应的检测装置，能实现快速、简单、高精度的侧泵�？榧す饨橹实娜刃вΦ牟饬浚绕涫屎鲜褂迷谌刃в先醯牟啾寐龀迥？橹小�
以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中图I为根据本发明的实施例I的检测装置的结构示意图；图2为根据本发明的实施例I的检测装置的CCD上所观察到的干涉条纹的示意图；图3为根据本发明的实施例I的检测装置的CCD上所观察到的被破坏的干涉条纹的不意图；图4为根据本发明的实施例2的检测装置的结构示意图。
具体实施例方式本发明提供了一种侧泵激光�？槿刃вΦ募觳庾爸茫捎眉す馄�(例如氦氖激光器等)作为指示光源，所发出的指示光经过扩束准直后，使其通过一个马赫-曾德尔干涉仪，马赫-曾德尔干涉仪由两个分束镜和两全反镜构成一平行四边形结构，平行四边形结构中的两臂的其中之一中装有待测侧泵激光�？椋绞甘竟饩砗�-曾德尔干涉仪的两臂后将发生相干叠加，从而在成像装置上能够观察到干涉条纹。当待测侧泵激光�？槭艿饺刃вΦ淖饔煤螅岱⑸寤谋浠佣贾鹿獬痰谋浠虼嗽诔上褡爸蒙峡晒鄄斓焦獬瘫浠贾碌母缮嫣跷频谋浠�。所以，通过观察干涉条纹的变化量的大小就可以判断出待测侧泵激光�？樗艿降娜刃вΦ拇笮�。另外，当待测侧泵激光模块中具有热畸变时，在平滑的干涉条纹中会产生瑕疵点，因此通过判断干涉条纹中是否出现瑕疵点来判断是否存在热畸变，通过比较瑕疵点的相对个数、瑕疵点的相对大小或者干涉条纹的相对对称性，来比较热畸变的相对大小。。实施例I本实施例提供了一种侧泵激光�？槿刃вΦ募觳庾爸茫米爸萌缤糏所示，包括指示光源1，由氦氖激光器构成，发出指示光，该指示光为632. Snm的可见红光、直径为1_、输出功率10毫瓦，指示光的光谱不能落在待测侧泵激光模块7的发射谱内；扩束镜4，指示光通过全反镜2、3的反射后入射到扩束镜4上，扩束后光束直径变成 2mm ；I: I分束镜5，用于将被扩束镜4扩束后的光分成反射光束和透射光束，该反射光束和透射光束的方向不同、能量相等；全反镜6、8，分别将所述反射光束和透射光束反射到I: I分束镜9，相干叠加成一束光束11;C⑶相机10，用于接收光束11，并对相干叠加后的干涉条纹成像，其中如图I所示，扩束后的指示光束经过I: I偏振分束器5分成能量完全相等的两束，形成马赫-曾德尔干涉仪的两臂ABC和ADC，长度分别为500mm+/-3mm，确保两臂的距离严格等长，长度偏差控制在+/-3_以内，小于氦氖激光器的相干长度，其中待测侧泵激光�？�7位于臂ADC中，指示光束穿过侧泵激光�？�7中的增益介质，本实施例中的增益介质的直径为2mm,有效长度为43mm。当侧泵激光�？�7未加泵浦电流时，CCD上的干涉条纹如图2所示，为典型的偏振光双光束相干条纹，对称性很好。在侧泵激光�？樯霞由�50A泵浦电流时，由于热效应的存在，导致侧泵�？橹性鲆娼橹实奶寤⑸谋洌佣贾鹿獬谭⑸谋洌跷苹嶂鸾ハ蛑行囊贫�(向中心移动的条纹最后会消失)，通过计算条纹移动的数目(即消失的条纹的数目)，就能通过以下公式计算侧泵激光�？榈脑鲆娼橹手泄獬痰谋浠喀� d = η 入其中Ad表示增益介质光程的变化量，η表示CCD成像的视野中干涉条纹的移动数目(即消失的条纹的数目)，λ表示指示光的波长，例如如观察到移动了 η = 10个条纹， 代表增益介质中光程差的变化为10倍波长。当侧泵激光�？樯纤拥谋闷值缌骷绦龃笫保捎谌刃вυ銮浚贾翪CD上所观察到的条纹继续向中间移动，当热效应达到一定程度时，干涉条纹图案会遭到破坏，最终形成圆环。此外，侧泵激光�？樯霞颖闷值缌魇保谟捎谌然洌谄交母缮嫣跷浦谢岵Υ玫悖缮嫣跷贫猿菩砸不岜洳睿涑扇缤�3所示的样子。因此可通过判断干涉条纹中是否出现瑕疵点来判断是否存在热畸变，通过比较瑕疵点的相对个数、瑕疵点的相对大小或者干涉条纹的相对对称性，就可以比较热畸变的相对大小。实施例2本实施例提供了一种侧泵激光�？槿刃вΦ募觳庾爸茫米爸萌缤�4所示，包括指示光源1，由氦氖激光器构成，发出指示光，该指示光为632. Snm的可见红光、直径为1_、输出功率10毫瓦，指示光的光谱不能落在待测侧泵激光�？�8的发射谱内；扩束镜4，指示光通过全反镜2、3的反射后入射到扩束镜4上，扩束后光束直径变成 2mm ；I: I分束镜5，用于将被扩束镜4扩束后的光分成反射光束和透射光束，该反射光束和透射光束的方向不同、能量相等；全反镜6、9，分别将所述反射光束和透射光束反射到I: I分束镜10相干叠加成一束光束12 ；C⑶相机11，用于接收光束12，并对相干叠加后的干涉条纹成像，其中如图4所示， 扩束后的指示光束经过I: I偏振分束器5分成能量完全相等的两束，形成马赫-曾德尔干涉仪的两臂ABC和ADC，长度分别为500mm+/-3mm，确保两臂的距离严格等长，长度偏差控制在+/-3_以内，使两臂上的光程差小于氦氖激光器的相干长度，其中待测侧泵激光�？�8 位于臂ADC中，指示光束穿过侦彳泵激光�？�8中的增益介质，本实施例中的增益介质的直径为2mm，有效长度为43mm。本实施例与实施例I的区别在于马赫_曾德尔干涉仪的臂ABC 中还具有与待测侧泵激光�？�8相同的侧泵激光�？�7，位于全反镜6与分束镜10之间，指示光束穿过侧泵激光�？�7中的增益介质。本实施例使用分别位于马赫-曾德尔干涉仪的两个臂中的相同的测泵�？椋梢约跎俾砗�-曾德尔干涉仪两臂的长度误差，提高了测量的精度。根据本发明的一个实施例，其中指示光源可以由其他激光器构成，所发出的指示光可在可见光波段，指示光的光谱不落在待测侧泵激光模块的发射谱内。根据本发明的一个实施例，其中指示光的直径、输出功率、扩束后的直径不限于实施例中的数据，优选地，扩束后的指示光的输出功率在待测侧泵�？榈脑鲆娼橹实谋哐卮先酰蛘咧甘竟獾闹本缎∮诘扔诖獠啾媚？橹性鲆娼橹实闹本叮乖鲆娼橹手胁难苌湫в先�。根据本发明的一个实施例，其中马赫-曾德尔干涉仪的两臂的可以是任意长度， 只要长度基本相等即可。相对于其他侧泵激光�？榧す饨橹嗜刃вΦ募觳庾爸茫痉⒚髦杏捎诓捎昧寺砗�-曾德尔干涉仪，使两束能量相等的光束非常方便地穿过侧泵�？橹械脑鲆娼橹剩鹘诜浅７奖悖酶缮嫣跷频谋浠捶治鋈刃вΓ浅Ｖ惫鄣胤从橙刃вΦ奈⑷醣浠�。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种侧泵激光�？槿刃вΦ募觳庾爸茫ㄖ甘竟庠矗杉す馄鞴钩桑⒊鲋甘竟猓焕┦担糜诮腹饫┦坏谝� 1:1分束镜,用于将被扩束镜扩束后的光分成反射光束和透射光束,该反射光束和透射光束的方向不同、能量相等；第二I: I分束镜；至少两个全反镜，分别将所述反射光束和透射光束反射到所述第二 1:1分束镜，相干叠加成一束相干光束，其中所述反射光束所经历的光路为第一光路，所述透射光束所经历的光路为第二光路；成像装置，用于接收所述相干光束，并对相干叠加后的干涉条纹成像，其中所述反射光束和透射光束在第一I: I分束镜与第二I: I分束镜之间的光路长度相等，待测侧泵激光模块位于第一光路或第二光路中。
2.根据权利要求I所述的检测装置，其中第一光路和第二光路中不具有待测侧泵激光�？榈囊桓龉饴分芯哂辛硪桓鲇氪獠啾眉す饽？橄嗤牟啾眉す饽？�。
3.根据权利要求I或2所述的检测装置，其中指示光在可见光波段。
4.根据权利要求I或2所述的检测装置，其中指示光的光谱不落在待测侧泵激光�？榈姆⑸淦啄�。
5.根据权利要求I或2所述的检测装置，其中指示光的直径小于等于待测侧泵�？橹性鲆娼橹实闹本�。
6.根据权利要求I或2所述的检测装置，其中反射光束和透射光束在第一I: I分束镜与第二 I: I分束镜之间的光路长度的偏差在+/_3mm以内。
7.根据权利要求I或2所述的检测装置，其中所述反射光束和透射光束在第一I: I分束镜与第二 1:1分束镜之间的光路长度的偏差小于指示光源的相干长度。
8.根据权利要求I至7中的任一权利要求所述的检测装置的检测方法，包括在成像装置上观察干涉条纹的移动；通过公式Λ(1 = ηλ计算侧泵激光�？榈脑鲆娼橹手泄獬痰谋浠浚渲蠥d表示增益介质光程的变化量，η表示成像装置所成的像中干涉条纹的移动数目，λ表示指示光的波长。
9.根据权利要求I至7中的任一权利要求所述的检测装置的检测方法，通过判断干涉条纹中是否出现瑕疵点来判断是否存在热畸变，通过比较瑕疵点的相对个数、瑕疵点的相对大小或者干涉条纹的相对对称性，来比较热畸变的相对大小。
全文摘要
本发明提供一种侧泵激光�？槿刃вΦ募觳庾爸茫ㄖ甘竟庠矗杉す馄鞴钩桑⒊鲋甘竟猓焕┦担糜诮甘竟饫┦坏谝�1:1分束镜，用于将被扩束镜扩束后的光分成反射光束和透射光束，该反射光束和透射光束的方向不同、能量相等；第二1:1分束镜；至少两个全反镜，分别将所述反射光束和透射光束反射到所述第二1:1分束镜，相干叠加成一束相干光束，其中所述反射光束所经历的光路为第一光路，所述透射光束所经历的光路为第二光路；成像装置，用于接收所述相干光束，并对相干叠加后的干涉条纹成像。
文档编号G01M11/02GK102607812SQ20121008018
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者周密, 唐熊忻, 樊仲维, 王培峰, 王小发, 石朝辉, 赵天卓, 连富强, 黄玉涛, 黄科 申请人:北京国科世纪激光技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
