專利名稱：激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光棒的熱透鏡效應(yīng)，尤其是一種激光棒正熱透鏡 焦距的測量裝置和方法。
背景技術(shù)：
激光材料因吸收了泵浦輻射而發(fā)熱，而散熱又要求對其表面進(jìn)行冷 卻，這兩者使激光材料內(nèi)部產(chǎn)生不均勻的溫度分布。由于溫度和應(yīng)力的 改變使折射率發(fā)生變化，導(dǎo)致激光束的畸變。對于激光棒，與溫度有關(guān) 的折射率變化量和半徑r是二次方關(guān)系，沿棒軸向傳播的光束將出現(xiàn)二
次方的空間相位變化，此擾動相當(dāng)于球面透鏡效應(yīng)，稱為熱透鏡效應(yīng)， 其中正熱透鏡效應(yīng)較為常見。熱透鏡效應(yīng)不僅影響激光器的輸出能量和 光束發(fā)散角，當(dāng)焦點(diǎn)落在激光棒內(nèi)部時，將在工作物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生激光損 傷。目前已有多種方法來修正和補(bǔ)償激光棒的熱透鏡效應(yīng)。但為了有效 地實(shí)現(xiàn)熱透鏡效應(yīng)的補(bǔ)償，首先必須獲得熱透鏡的焦距值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀，提供一種激光棒正熱透鏡焦 距的測量裝置和方法，它能夠準(zhǔn)確、方便地測量較短的激光棒正熱透鏡 焦距值。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，構(gòu)成包括激光器、光束準(zhǔn)直 和擴(kuò)束系統(tǒng)、薄凸透鏡和觀測裝置，在所述的激光器的輸出光路上依次 設(shè)置所述的光束準(zhǔn)直和擴(kuò)束系統(tǒng)、薄凸透鏡和觀觀']裝置。
所述的觀測裝置可以是觀察屏，也可以是光束輪廓分析儀，所述的 光束輪廓分析儀具有光束直徑自動測量功能。
利用所述的激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置對激光棒正熱透鏡焦
距的測量方法，其特征在于包括下列步驟
① 開啟所述的激光器，所述的激光器發(fā)射的激光通過所述的光束準(zhǔn) 直和擴(kuò)束系統(tǒng)后平行入射到待測激光棒上，所述的平行入射光的直徑不 小子所述的待測激光棒的直徑，所述的平行入射光通過所述的待測激光 棒后形成所述的透射光路，所述的觀測裝置垂直于所述的透射光路；
② 所述的觀測裝置由所述的待測激光棒的后表面開始沿所述的光
路平行移動，當(dāng)所述的觀測裝置上的光斑由減小變?yōu)樵龃髸r，記錄所述 的觀測裝置所在的位置，即焦點(diǎn)位置范圍；
③ 所述的觀測裝置繼續(xù)沿光路向后移動一定距離后靜止放置，所述
的透射光在所述的觀測裝置上形成初始光斑，測量所述的初始光斑的直 徑；
④ 將所述的薄凸透鏡在所述的待測激光棒和所述的觀測裝置之間 插入光路，并使所述的薄凸透鏡與光路垂直，所述的薄凸透鏡的焦距應(yīng) 大于所述的觀測裝置到所述的焦點(diǎn)位置范圍的距離，所述的薄凸透鏡在 所述的焦點(diǎn)位置范圍內(nèi)移動，所述的透射光在所述的觀測裝置上形成成 像光斑，測量所述的成像光斑的直徑，當(dāng)所述的成像光斑的直徑等于所 述的初始光斑的直徑時，所述的薄凸透鏡所在的位置就是所述的待測激 光棒的正熱透鏡的焦點(diǎn)的位置，所述的正熱透鏡的焦點(diǎn)的位置與所述的 待測激光棒沿光路方向中心位置的距離即為所述的待測激光棒的正熱
透鏡的焦距值。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、 本發(fā)明所提供的激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，測量裝置簡便。
2、 本發(fā)明所提供的激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，測量過程方 便準(zhǔn)確。
3、 本發(fā)明采用光束輪廓分析儀自動測量光束直徑，便于進(jìn)行自動
化測量。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本 發(fā)明的保護(hù)范圍。 實(shí)施例1:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，本發(fā)明激光棒正 熱透鏡焦距的測量裝置，包括波長為543nm的He-Ne激光器1，光束準(zhǔn) 直和擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡2，擴(kuò)束后的平行入射光的直徑不小于待測激光棒3的 直徑，觀測裝置4與光路垂直，由待測激光棒3的后表面開始沿光路向 后移動，當(dāng)觀測裝置4上的光斑由減小變?yōu)樵龃髸r，記錄觀測裝置4所 在的焦點(diǎn)位置范圍，觀測裝置4繼續(xù)沿光路向后移動一定距離后靜止放 置，待測激光棒3的透射光在觀測裝置4上形成初始光斑，測量初始光 斑的直徑，將薄凸透鏡5插入光路，薄凸透鏡5與光路垂直，薄凸透鏡 5的焦距大于觀測裝置4到焦點(diǎn)位置范圍的距離，薄凸透鏡5在所述的
焦點(diǎn)位置范圍內(nèi)移動，待測激光棒3的透射光在觀測裝置4上形成成像 光斑，測量成像光斑的直徑，當(dāng)成像光斑的直徑等于初始光斑的直徑時， 薄凸透鏡5所在的位置就是正熱透鏡的焦點(diǎn)的位置，正熱透鏡的焦點(diǎn)的 位置與待測激光棒5沿光路方向中心位置的距離，即為待測激光棒5的 正熱透鏡的焦距值。所述的觀測裝置4為觀測屏。
實(shí)施例2:如圖2所示， 一種激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，它 的其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，不同之處在于所述的觀測裝置4為光束輪 廓分析儀6自動測量光束直徑，便于進(jìn)行自動化測量，并采用與實(shí)施例 一相同的方法來獲得正熱透4fe的焦距值。
以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照最佳 實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可 以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方 案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1、一種激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，特征在于其構(gòu)成包括激光器(1)、光束準(zhǔn)直和擴(kuò)束系統(tǒng)(2)、薄凸透鏡(5)和觀測裝置(4)，在所述的激光器(1)的輸出光路上依次設(shè)置所述的光束準(zhǔn)直和擴(kuò)束系統(tǒng)(2)、薄凸透鏡(5)和觀測裝置(4)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，其特 征在于所述的觀測裝置(4)是一觀測屏或光束輪廓分析儀。
3、 利用權(quán)利要求1所述的激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置對激光 棒正熱透鏡焦距的測量方法，其特征在于包括下列步驟① 開啟所述的激光器(1),所述的激光器(1)發(fā)射的激光通過所 述的光束準(zhǔn)直和擴(kuò)束系統(tǒng)(2)后平行入射到待測激光棒(3)上，所述 的平行入射光的直徑不小于所述的待測激光棒的直徑，所述的平行入射 光通過所述的待測激光棒后形成所述的透射光路，所述的觀測裝置(4). 垂直于所述的透射光路；② 所述的觀測裝置由所述的待測激光棒(3)的后表面開始沿所述 的透射光路平行移動，當(dāng)所述的觀測裝置(4)上的光斑由減小變?yōu)樵?大時，記錄所述的》見測裝置所在的位置，即焦點(diǎn)位置范圍；③ 所述的觀測裝置(4)繼續(xù)沿所述的透射光路向后移動一定距離 后靜止放置，所述的透射光在所述的觀測裝置上形成初始光斑，測量所 述的初始光斑的直徑；'④將所述的薄凸透鏡(5 )在所述的待測激光棒(3 )和所述的觀測 裝置(4)之間插入所述的透射光路，并使所述的薄凸透鏡(5)與所述的透射光路垂直，所述的薄凸透鏡的焦距應(yīng)大于所述的觀測裝置(4)到所述的焦點(diǎn)位置范圍的距離，所述的薄凸透鏡在所述的焦點(diǎn)位置范圍 內(nèi)移動，所述的透射光在所述的觀測裝置上形成成像光斑，測量所述的 成像光斑的直徑，當(dāng)所述的成像光斑的直徑等于所述的初始光斑的直徑時，所述的薄凸透鏡所在的位置就是所述的待測激光棒(3)的正熱透 鏡的焦點(diǎn)的位置，所述的正熱透鏡的焦點(diǎn)的位置與所述的待測激光棒沿 所述的透射光路方向中心位置的距離即為所述的待測激光棒的正熱透. 鏡的焦距值。
全文摘要
一種激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置和方法，所述的激光棒正熱透鏡焦距的測量裝置，構(gòu)成包括激光器、光束準(zhǔn)直和擴(kuò)束系統(tǒng)、薄凸透鏡和觀測裝置，在所述的激光器的輸出光路上依次設(shè)置所述的光束準(zhǔn)直和擴(kuò)束系統(tǒng)、薄凸透鏡和觀測裝置。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，測量方便準(zhǔn)確的特點(diǎn)。
文檔編號G01M11/02GK101358898SQ20081020062
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者飛 欒, 胡麗麗, 偉 陳, 力 陳 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所