一種測(cè)量高斯光束參數(shù)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測(cè)量高斯光束參數(shù)的方法，克服現(xiàn)有技術(shù)無法高精度測(cè)量束腰參數(shù)的問題。本發(fā)明包括步驟：①將激光束衰減后作為待測(cè)高斯光束；②將薄透鏡放置于待測(cè)高斯光束中，測(cè)量薄透鏡后面高斯光束的束腰位置；③更換焦距不同的薄透鏡，重復(fù)步驟②，測(cè)得該薄透鏡后面高斯光束的束腰位置；④確定待測(cè)高斯光束的束腰位置和束腰半徑，利用步驟②和③得到的兩個(gè)束腰位置、和對(duì)應(yīng)的薄透鏡焦距F1、F2計(jì)算得到待測(cè)高斯光束的束腰位置L0和束腰半徑w0。本發(fā)明簡(jiǎn)單精確；適用廣泛：可應(yīng)用于束腰易分辨的測(cè)量中，也可用于測(cè)量非常小的束腰半徑、近似平行的高斯光束束腰位置，更可測(cè)量束腰本身不能被儀器直接探測(cè)到的高斯光束的束腰尺寸及位置。
【專利說明】—種測(cè)量高斯光束參數(shù)的方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種測(cè)量高斯光束參數(shù)的方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
對(duì)高斯光束而言，其關(guān)鍵參數(shù)分別為:束腰位置、束腰尺寸、及光束發(fā)散角，尤其是束腰位置和束腰尺寸更為重要，因?yàn)楦咚构馐膫鬏斕匦钥梢酝耆蛇@兩個(gè)參數(shù)確定。實(shí)際中，為了滿足一些特殊的需求，我們非常有必要清楚地知道這兩個(gè)參數(shù)的具體數(shù)值，例如:激光光束傳輸或成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、通過比較相關(guān)參數(shù)而選擇質(zhì)量更優(yōu)的激光器產(chǎn)品、高斯光束傳輸特性的研究、非線性光學(xué)研究、工業(yè)激光器的應(yīng)用、醫(yī)療激光器應(yīng)用等等。當(dāng)然實(shí)際中也有許多測(cè)量高斯光束參數(shù)的具體方法，例如:掃描狹縫法、刀片邊緣法、變孔徑法、針孔法以及由CCD照相機(jī)組成的光束質(zhì)量分析儀等等。
[0003]掃描狹縫法、刀片邊緣法、變孔徑法、針孔法的共同特點(diǎn)是:測(cè)量一些確定位置處的光束不同范圍內(nèi)的功率或光強(qiáng)，從而得到功率或光強(qiáng)分布圖，推出這些位置的光束半徑，再根據(jù)高斯光束的自由傳輸特性反推出束腰位置和束腰半徑，測(cè)量速度較慢，測(cè)量過程中光強(qiáng)變化容易引起測(cè)量誤差；另外，實(shí)際中高斯光束波前畸變也給光束半徑的測(cè)量帶來一定誤差，反推過程中光束半徑也參與運(yùn)算，使得測(cè)量結(jié)果具有較大誤差，
光束質(zhì)量分析儀的特點(diǎn)是:將整個(gè)光束輪廓拍攝下來，能夠同時(shí)提供整個(gè)光束的二維光強(qiáng)分布情況，從而得到光束半徑，再根據(jù)高斯光束的自由傳輸特性反推出束腰位置和束腰半徑，不會(huì)受光強(qiáng)變化的影響，測(cè)量速度快，但像素的大小成為測(cè)量精度的限制因素，而高分辨率的光束質(zhì)量分析儀價(jià)格昂貴；另外，實(shí)際中高斯光束波前畸變也給光束半徑的測(cè)量帶來一定誤差，反推過程中光束半徑也參與運(yùn)算，使得測(cè)量結(jié)果具有較大誤差。該方法對(duì)CCD照相機(jī)的相機(jī)要求較高。
[0004]在實(shí)際中，發(fā)生如下情況時(shí):待測(cè)高斯光束的束腰半徑非常小，如何精確地測(cè)量該束腰半徑；或者待測(cè)高斯光束近似平行，如何精確地測(cè)量束腰位置；甚至束腰本身不能直接被儀器探測(cè)到，如何精確地測(cè)量此種高斯光束的束腰位置及半徑尺寸。上述的兩種裝置作為目前的常用手段也無法解決這些問題。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明要提供一種測(cè)量高斯光束參數(shù)的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的無法高精度測(cè)量束腰參數(shù)的問題。
[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種測(cè)量高斯光束參數(shù)的方法，其測(cè)量步驟依次包括:
1)待測(cè)高斯光束:將激光束衰減后作為待測(cè)高斯光束；
2)將薄透鏡放置于待測(cè)高斯光束中，測(cè)量薄透鏡后面高斯光束的束腰位置:
CXD相機(jī)在薄透鏡后面記錄不同位置z處的光強(qiáng)分布，從光強(qiáng)分布可以得到光斑半徑值I因此可以得到薄透鏡后面聚焦高斯光束中光束半徑任意相同的兩個(gè)位置zl、z2，將上述的參數(shù)代入
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)量高斯光束參數(shù)的方法，其測(cè)量步驟依次包括: 1)待測(cè)高斯光束:將激光束衰減后作為待測(cè)高斯光束； 2)將薄透鏡放置于待測(cè)高斯光束中，測(cè)量薄透鏡后面高斯光束的束腰位置: CXD相機(jī)在薄透鏡后面記錄不同位置z處的光強(qiáng)分布，從光強(qiáng)分布可以得到光斑半徑值I因此可以得到薄透鏡后面聚焦高斯光束中光束半徑任意相同的兩個(gè)位置zl、z2，將上述的參數(shù)代入
【文檔編號(hào)】G01B11/08GK104034435SQ201410306892
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】王垚廷, 李晉惠, 李武軍, 張瑞紅 申請(qǐng)人:西安工業(yè)大學(xué)