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专利名称：激光多参数实时测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光参数测量技术领域，尤其是一种对激光束进行多参数实时测量的
直O
背景技术：
为了满足不同的需要，针对一个激光光源输出的光束需要进行多方面的测量，比如光谱宽度、光斑尺寸、光斑调制度、瑞利距离、束腰位置、发散角、指向性、光束质量因子、 单脉冲能量、能量稳定性、平均功率、功率稳定性、重复频率、脉冲宽度、脉冲稳定性、输出信噪比、偏振方向、偏振度等。而现有的激光参数测试仪器，只能针对单个或密切关联的几个激光参数进行测试，不能够跨越时域、频域、能量等多各方面，同时、全面的测量多个参数。 这使得在进行激光光源输出光束特性的测试过程中，需要众多的仪器逐一测量，费时费力， 而且不能够很好的把握激光器的工作状态。比如在针对重复频率低至数十分钟一个脉冲的激光器进行测量时，进行能量计测量脉冲能量方面的参数，光电二极管结合示波器测量激光输出时域方面的参数，光束质量分析仪测量激光M2因子等多个步骤的测试，不仅费时费力，前后测量的激光参数对应不同的时间状态，也使得测量结果不能很好的反映激光器的实时特性。比如申请号为200610167350. 2的激光参数测量装置，采用漫反射成像光靶来反射被测激光源，然后通过图像采集卡处理后显示。这种装置仅局限于脉宽、频率、图像等可被图像采集卡获取的相关参数，并不能全面的反映被测激光束的多方面状态。

发明内容
本发明目的在于解决上述已有技术中出现的问题，提供一种能够同时测量频域上的中心波长、光谱宽度、光谱分布；时域上的重复频率、脉冲宽度、脉冲稳定性；空间上的光斑尺寸、光斑调制度、发散角、指向性、光束质量因子；能量/功率上的单脉冲能量、能量稳定性、平均功率、功率稳定性、输出信噪比；偏振状态上的偏振方向、偏振度；以及束腰位置、M2因子等综合参数的激光多参数实时测量装置。该装置能够同时针对频域、时域、能量 /功率、偏振状态以及由此瞬时计算的综合参数进行测量，实现对激光光源输出特性的全面、高效、实时测量和监控，为激光器的调试和研究提供了更快速、更便捷的测量。本发明提供一种激光参数测量系统，包括被测激光光源，还包括分光装置，实现将被测激光光源输出的激光按照适当的比例分配到各个测试系统中；控制装置，对各个测量装置以及分光装置进行控制，包括实现开启关闭、同步触发等功能。频域相关参数测量装置，实现对中心波长、光谱宽度、光谱分布等频域相关参数的测量；时域相关参数测量装置，实现对重复频率、脉冲宽度、脉冲稳定性等时域相关参数的测量；空间相关参数测量装置，实现对光斑尺寸、光斑调制度、发散角、指向性、光束质量因子等空间上的相关参数测量；能量/功率相关参数测量装置，实现对单脉冲能量、能量稳定性、平均功率、功率稳定性、输出信噪比等能量/功率相关参数的测量；偏振状态相关参数测量装置，实现对偏振方向、偏振度等相关参数的测量；测量参数综合处理装置，进行相关测量参数综合处理(汇总、计算、统计等)，来实现对束腰位置、M2因子等相关参数的实时计算；显示装置，与上述装置连接，显示所述装置获取的所述被测激光的参数。本发明与已有技术相比具有如下的优点1.本发明的装置能够针对激光光源同时进行频域、时域、空间、能量/功率、偏振状态的测量，这种跨越多个方面的全面型测量仪器与现有仪器针对频域、时域、空间等某一方面的几个参数进行测试存在本质不同，本发明的装置能够实现对激光光源输出特性的全面、高效、实时测量和监控。2.本发明的装置能够在实现对激光光源输出多个参数实时测量后，实时计算M2 因子等复杂的激光光束参数，并进行统计处理，得到这些复杂参数之间，或者复杂参数与其他任意参数之间的关系曲线，从而更好的检测激光光源输出特性，而现有的仪器装置不能够实现这样的功能。


图1是本发明激光多参数实时测量装置实时例1的结构示意图。图2是本发明激光多参数实时测量装置实时例2的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例将对本发明进一步详细说明。实施例1如图1所示，为本发明激光多参数实时测量系统实施例的结构示意图，其包括被测激光光源1 ；设置于被测激光光源1后，用于将激光分送到各个测量装置的分光装置2 ； 用于控制分光装置2和各个测量装置的控制装置3 ；频域相关参数测量装置4 ；时域相关参数测量装置5 ；空间相关参数测量装置6 ；能量/功率相关参数测量装置7 ；偏振状态相关参数测量装置8 ；设置于各个测量装置后，用于收集各个测量装置的测量结果，进行数据处理、统计的测量参数综合处理装置9 ；设置于测量参数综合处理装置9之后，用于显示测量结果的显示装置10。其中，被测光源1可为任意的连续激光光源或者脉冲激光光源；分光装置2用于将被测激光束按照不同能量需求、高效率、精确的分配到各个测量装置中；控制装置3用于控制分光装置向各个测量装置分送光的比例，以及各个测量装置的工作状态；频域相关参数测量装置4用来实现对中心波长、光谱宽度、光谱分布、光谱稳定性等频域相关参数的测量，可以通过光栅元件结合科学CXD像机来实现；时域相关参数测量装置5用来实现对重复频率、脉冲宽度、脉冲稳定性、脉冲波形等时域相关参数的测量，可以通过光电二极管等光电转换器件结合针对模拟数据的信号采集电路来实现；空间相关参数测量装置6用来实现对光斑尺寸、光斑调制度、发散角、光束指向性等空间相关参数的测量，可以通过科学CXD 像机结合图像处理电路和软件来实现；能量/功率相关参数测量装置7用来实现对单脉冲能量、能量稳定性、平均功率、功率稳定性、输出信噪比等能量/功率相关参数的测量，可以通过能量计/功率计结合数据采集电路来实现；偏振状态相关参数测量装置8用来实现对偏振方向、偏振度等相关参数的测量，可以通过分光棱镜或者偏振片，结合四象限探测器来实现；测量参数综合处理装置9用来进行测量结果的汇总、计算、统计等处理，可以用来进行束腰位置、M2因子等相关参数的计算，可以用来进行测量结果、计算结果参数相关曲线的实时绘制，可以通过数据采集电路结合软件计算程序来实现；显示装置用于显示测量结果， 可以通过显示器等输出设备来实现。实施例2如图2所示，为本发明激光多参数实时测量系统实施例的结构示意图，其包括被测激光光源1 ；设置于被测激光光源1后，用于将激光分送到各个测量装置的分光装置2 ； 用于控制分光装置2和各个测量装置的控制装置3 ；频域相关参数测量装置4 ；时域相关参数测量装置5 ；能量/功率相关参数测量装置7 ；设置于各个测量装置后，用于收集各个测量装置的测量结果，进行数据处理、统计的测量参数综合处理装置9 ；设置于测量参数综合处理装置9之后，用于显示测量结果的显示装置10。其中，被测光源1可为任意的连续激光光源或者脉冲激光光源；分光装置2用于将被测激光束按照不同能量需求、高效率、精确的分配到各个测量装置中；控制装置3用于控制分光装置向各个测量装置分送光的比例，以及各个测量装置的工作状态；频域相关参数测量装置4用来实现对中心波长、光谱宽度、光谱分布、光谱稳定性等频域相关参数的测量，可以通过采购比如Avantes公司的光谱仪来实现；时域相关参数测量装置5用来实现对重复频率、脉冲宽度、脉冲稳定性、脉冲波形等时域相关参数的测量，可以通过光电二极管等光电转换器件结合泰克公司的示波器来实现；能量/功率相关参数测量装置7用来实现对单脉冲能量、能量稳定性、平均功率、功率稳定性、输出信噪比等能量/功率相关参数的测量，可以通过TH0RLABS公司的能量计探头结合能量计表头来实现；测量参数综合处理装置9用来进行测量结果的汇总、计算、统计等处理，用来进行测量结果的统计，可以通过微机上的软件计算程序来实现；显示装置用于显示测量结果，可以通过打印机来实现。
权利要求
1.一种激光参数测量系统，包括被测光源，其特征在于，还包括分光装置，用来实现将被测激光光源输出的光按照适当的比例分配到各个测试系统中；频域相关参数测量装置，来实现对中心波长、光谱宽度、光谱分布等频域相关参数的测量；时域相关参数测量装置，来实现对重复频率、脉冲宽度、脉冲稳定性等时域相关参数的测量；空间相关参数测量装置，来实现对光斑尺寸、光斑调制度、发散角、指向性、光束质量因子等空间上的相关参数测量；能量/功率相关参数测量装置，来实现对单脉冲能量、能量稳定性、平均功率、功率稳定性、输出信噪比等能量/功率相关参数的测量；偏振状态相关参数测量装置，来实现对偏振方向、偏振度等相关参数的测量； 测量参数综合处理装置，用来进行相关测量参数综合处理(汇总、计算、统计等)，来实现对束腰位置、M2因子等相关参数的实时计算；显示装置，与上述装置连接，显示所述装置获取的所述被测激光的参数。 控制装置，用于对各个测量装置以及分光装置进行控制，包括实现开启关闭、同步触发等功能。
2.按权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的分光装置还用于调节控制输出的激光方向，实现按照精确的固定强度比例将被测光分配到所述各个测试单元中。
3.按权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述的控制装置还用于调节分光装置和各个测量装置，保证各个测量装置在距离被测激光光源适当的位置上，调节各个测量装置内部关键元件的位置能够实现精确测量。
4.按权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的频域相关参数测量装置、时域相关参数测量装置、空间相关参数测量装置、能量/功率相关参数测量装置、偏振状态相关参数测量装置，可以任意的安装其中的一个、几个或全部，来针对所关注的参数进行测量。所述的频域相关参数测量装置、时域相关参数测量装置、空间相关参数测量装置、能量 /功率相关参数测量装置、偏振状态相关参数测量装置，可以由控制装置实现其中一个或几个的任意开启关闭，来进行临时的切换。
5.按权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的频域相关参数测量装置用来实现对中心波长、光谱宽度、光谱分布、光谱稳定性等频域相关参数的测量，可以通过光栅元件结合CCD像机捕捉衍射光来实现，或通过光谱仪器来实现。所述的时域相关参数测量装置用来实现对重复频率、脉冲宽度、脉冲稳定性、脉冲波形等时域相关参数的测量，可以通过光电二极管等光电转换器件结合针对模拟数据的信号采集电路来实现，或通过光电转换器件结合示波器来实现。所述的空间相关参数测量装置用来实现对光斑尺寸、光斑调制度、发散角、光束指向性等空间相关参数的测量，可以通过CXD像机结合图像处理电路和软件来实现。所述的能量/功率相关参数测量装置用来实现对单脉冲能量、能量稳定性、平均功率、 功率稳定性、输出信噪比等能量/功率相关参数的测量，可以通过能量计/功率计探头，结合数据采集电路来实现。所述的偏振状态相关参数测量装置用来实现对偏振方向、偏振度等相关参数的测量， 可以通过分光棱镜或者偏振片，结合四象限探测器来实现；可以通过分光棱镜或者偏振片， 结合能量计来实现；可以通过分光棱镜或者偏振片，结合CCD像机来实现。所述的测量参数综合处理装置用来进行测量结果的汇总、计算、统计等处理，可以用来进行束腰位置、M2因子等相关参数的计算，可以用来进行测量结果、计算结果参数相关曲线的实时绘制，可以通过数据采集电路结合软件计算程序来实现。所述的测量参数综合处理装置还用于将长期测试得到的某项数据绘制曲线并输出，可以计算任意被测参数之间的影响或关系并输出。
全文摘要
本发明涉及一种对激光束进行多参数实时测量的装置，包括被测激光光源、用于将激光分送到各个测量装置的分光装置、用于控制分光装置和各个测量装置的控制装置、频域相关参数测量装置、时域相关参数测量装置、空间相关参数测量装置、能量/功率相关参数测量装置、偏振状态相关参数测量装置、设置于各个测量装置后，用于收集各个测量装置的测量结果，进行数据处理、统计的测量参数综合处理装置、设置于测量参数综合处理装置后，用于显示测量结果的显示装置。采用本发明，能够同时针对被测激光光源进行多方面的测量，实现对激光光源输出特性的全面、高效、实时测量和监控，为激光器的调试和研究提供了更快速、更便捷的测量。
文档编号G01M11/02GK102384836SQ20101026856
公开日2012年3月21日 申请日期2010年9月1日 优先权日2010年9月1日
发明者余锦, 刘洋, 张雪, 樊仲维, 赵天卓, 闫莹, 麻云凤 申请人:中国科学院光电研究院, 北京国科世纪激光技术有限公司