一種激光器的在線功率檢測方法和功率檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及氙燈泵浦激光器的功率檢測【技術領域】，特別是一種激光器的在線功率檢測方法和功率檢測裝置。采用激光器前置功率檢測法，將功率檢測器置于激光輸出腔鏡的前端，通過檢測位于功率檢測器與激光輸出腔鏡之間的45°全反射鏡后泄漏的輸出激光的能量，得出激光器的功率。本發(fā)明的測量誤差小，能夠測量倍頻激光，還能適用于激光全反射腔鏡為平凹鏡的情況，且在測量時不影響激光器的正常使用。
【專利說明】一種激光器的在線功率檢測方法和功率檢測裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及激光器的功率檢測【技術領域】，特別是一種激光器的在線功率檢測方法和功率檢測裝置。

【背景技術】
[0002]氙燈泵浦激光器使用大電流密度閃光燈燈主要輸出連續(xù)光譜，輸出的線狀光譜較少，因此會產生大量的無用熱量，造成激光器熱效應極其嚴重，激光脈沖功率隨著觸發(fā)頻率、放電能量以及冷卻溫度的不同會出現(xiàn)較大的變化，通常都需要配置有功率反饋控制系統(tǒng)測量激光功率，后實時調節(jié)閃光燈電流，因此如何準確可靠的測量出脈沖激光的實時功率尤為重要。
[0003]傳統(tǒng)氙燈泵浦激光的測量方法是:光電探測器后置功率檢測法。如圖1所示，它由激光輸出腔鏡1、激光晶體2、激光全反射腔鏡3、45°全反鏡4、功率檢測器5組成。它將45°全反鏡I放置在激光全反射腔鏡3之后，利用激光全反射腔鏡3實際反射率僅能達到99.9%的特點測量泄漏出的微弱激光能量。上述方法是大多數(shù)脈沖氙燈泵浦激光器廠家所使用的功率測量方法，該方法結構簡單、僅僅通過添加45°全反鏡4和功率檢測器5就能實現(xiàn)激光能量的實時測量功能。但該測量方法有如下缺陷:
[0004]1、這種測量方法僅適用于激光輸出腔鏡I和激光全反射腔鏡3都是平面鏡的情況，對于某些特殊的腔型激光全反射腔鏡3使用平凹鏡后，從該鏡片泄漏出的激光的發(fā)散角增大，這可能造成激光光斑大于功率檢測器靶面，測量結果僅能反映局部激光功率。同時由于激光光斑能量分布會發(fā)生局部測量功率不可能與整體光斑功率的比例保持一致，這會嚴重影響功率測量的準確性。
[0005]2、該測量方法無法適用于倍頻激光器，因為從激光全反射腔鏡3后僅能測量到基頻激光，無法真實測量倍頻激光功率。
[0006]3、泵浦光會通過激光全反射腔鏡3與45°全反射鏡4進入功率檢測器5，使測量結果為泵浦光與泄漏激光一起作用的結果，嚴重影響測量精度。
[0007]4、測量時45°全反射鏡會造成部分激光泄漏，導致測量結果與從激光全反射腔鏡中泄漏的激光功率有偏差，即便通過計算45°全反射鏡的反射率消除此偏差，也會因理論值與實際值之間存在誤差而造成測量結果不準確。
[0008]5、沒有可靠地定位裝置，功率檢測器存在定位不準等問題。
[0009]6、功率檢測器與激光器不在同一中軸線上，而是呈角度設置，這樣的布置不夠簡潔，浪費空間。


【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種激光器的在線功率檢測方法和功率檢測裝置。它的測量誤差小，能夠測量倍頻激光，還能適用于激光全反射腔鏡為平凹鏡的情況。
[0011]對于本發(fā)明激光器的在線功率檢測方法來說，上述技術問題是這樣解決的:采用激光器前置功率檢測法，將功率檢測器置于激光輸出腔鏡的前端，通過檢測位于功率檢測器與激光輸出腔鏡之間的45°全反射鏡后泄漏的輸出激光的能量，得出激光器的功率。
[0012]進一步的，在所述激光器的激光晶體前設置倍頻晶體，通過功率檢測器檢測45°全反射鏡后泄漏的倍頻激光的能量，用以測出倍頻激光器的功率。
[0013]進一步的，在所述45 °全反射鏡后設置帶通濾光片，用以消除泵浦光和其它雜光。
[0014]進一步的，在所述45°全反射鏡后設置聚焦鏡，使45°全反射鏡后泄漏的輸出激光不大于功率檢測器的探測靶面。
[0015]進一步的，在激光器的背后設置可見引導激光器，用于調節(jié)激光器、所述45°全反射鏡以及功率檢測器的位置，使它們位于同一中軸線上。
[0016]對于本發(fā)明激光器的在線功率檢測裝置來說，上述技術問題是這樣解決的:包括激光器、功率檢測器和45°全反射鏡，所述的激光器包括激光輸出腔鏡、激光全反射腔鏡和位于激光輸出腔鏡與激光全反射腔鏡之間的激光晶體，所述的45°全反射鏡位于激光輸出腔鏡前端，所述的功率檢測器位于45°全反射鏡的背后，與激光輸出腔鏡射出的輸出激光平行設置。
[0017]進一步的，所述的45°全反射鏡與功率檢測器之間設置有帶通濾波片。
[0018]進一步的，所述的45°全反射鏡與功率檢測器之間設置有聚焦鏡。
[0019]進一步的，所述的激光晶體與激光輸出腔鏡之間設置有倍頻晶體。
[0020]進一步的，所述的激光全反射腔鏡之后設置有用于定位功率檢測器的可見引導激光器。
[0021]更進一步的，所述的45°全反射鏡反色率為90%—99.9%。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用功率檢測器前置的方法，測量從45°全反射鏡泄漏的輸出激光。測量結果從原來的考慮激光全反射腔鏡與45°全反射鏡兩次換算誤差變成僅需考慮45°全反射鏡的換算誤差，測量結果更加準確。在激光晶體前加倍頻晶體，激光輸出腔鏡輸出激光即為倍頻激光，通過功率檢測器可以直接測量倍頻激光器的功率，避免了功率后置法中會出現(xiàn)的正向倍頻激光與反向倍頻激光非線性疊加造成的無法真實測量的問題。在激光輸出腔鏡與功率檢測器之間設置帶通濾波片和聚焦鏡，在消除泵浦光與其他雜光的同時，還解決了傳統(tǒng)方法中激光全反射腔鏡使用平凹鏡后泄漏激光發(fā)散角度增大、激光光斑大于功率檢測器探測靶面造成的測量誤差問題。在激光全反射腔鏡后設置可見引導激光器，通過其可以定位功率檢測器，使功率檢測器與激光器位于同一中軸線上，定位準確，從而進一步保證了測量效果的準確。而這樣的布置方式所有器件都在同一直線上，結構更加堅湊，節(jié)約了空間。而從激光輸出腔鏡輸出的激光經45°全反射鏡反射出去進入其他光學系統(tǒng)，測量對激光器本身沒有影響，不會因測量輸出激光導致激光器無法正常使用，實現(xiàn)了激光器的在線功率檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為傳統(tǒng)功率檢測法結構示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明結構示意圖；
[0025]圖中:1 一激光輸出腔鏡，2—激光晶體，3—激光反射腔鏡，4一45°全反射鏡，5—功率檢測器，6—倍頻晶體，7—可見引導激光器，8—帶通濾波片，9一聚焦鏡。

【具體實施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0027]圖1為傳統(tǒng)功率測量的結構示意圖，它由激光輸出腔鏡1、激光晶體2、激光全反射腔鏡3、45°全反射鏡4、功率檢測器5組成。它將45°全反射鏡I放置在激光全反射腔鏡3之后，利用激光全反射腔鏡3實際反射率僅能達到99.9%的特點，測量從激光全反射腔鏡3中泄漏出的微弱激光能量。激光全反射腔鏡3中泄漏出來的激光通過45°全反射鏡4反射后進入位于其上方的功率檢測器5內，從而測量出泄漏激光的能量，但由于45°全反射鏡4存在一定的漏光，又有泵浦光和其他雜光的疊加，測量結果誤差較大。
[0028]圖1為本發(fā)明的結構示意圖，本發(fā)明的裝置包括激光輸出腔鏡1、激光晶體2、激光全反射腔鏡3、45°全反射鏡4和功率檢測器5，45°全反射鏡4設置在激光輸出腔鏡I的前端，而功率檢測器5設置在45°全反射鏡4的后端。在激光晶體2設置在激光輸出腔鏡I與激光全反射腔鏡3之間，而在激光全反射腔鏡3的背后還設置有一個可見引導激光器7。在45°全反射鏡4與功率檢測器5之間設置有一個帶通濾波片8和一個聚焦鏡9，聚焦鏡9位于帶通濾波片8的后方。在測量倍頻激光時，在激光晶體2之間還設置有倍頻晶體6。
[0029]本發(fā)明的測量方法為:首先通過可見引導激光器7調節(jié)各個部件的位置，使激光輸出腔鏡1、激光晶體2、激光全反射腔鏡3、45°全反射鏡4、帶通濾波片8、聚焦鏡9和功率檢測器5全部位于同一中軸線上，調節(jié)好后，開始測量。打開激光器，產生的激光從激光輸出腔鏡I中輸出，輸出的激光射到45°全反射鏡4上，通過45°全反射鏡4反射，激光進入到其他光學系統(tǒng)中去(如圖2中箭頭方向所示)，但是由于45°全反射鏡4的反射率不可能為100%，所以存在一定的漏光率，部分輸出激光通過45°全反射鏡4進入到其背后，經過帶通濾波片8的濾波，消除了泵浦光和其他雜光，然后再經過聚光鏡聚光后進入功率檢測器5內。為使光斑落在功率檢測器5的探測靶面內，功率檢測器5和聚焦鏡9的位置可以自由調節(jié)，直到光斑落在功率檢測器5的探測靶面內為止。功率檢測器5根據測量的激光能量得出從45°全反射鏡4中泄漏激光的功率，最后根據45°全反射鏡4的反射率，計算出激光器的功率。在激光晶體2增加倍頻晶體6，則以相同方式測量出來的則為倍頻激光器的功率。由于輸出激光經過45°全反射鏡4的反射，進入到其他光學系統(tǒng)中或直接輸出，所以本測量對于激光器的正常使用沒有影響。
[0030]本發(fā)明的功率檢測器5可以將合適波長范圍內的光能轉換為電信號。它可以是光電池、光敏電阻、光電二極管、熱釋電探頭等一切有類似光能轉換為電能功能的裝置，它可以包含電信號放大、計算、采集與轉換裝置；可以輸出模擬量信號也可以輸出數(shù)字量信號。本發(fā)明的帶通濾波片8僅允許特定波長的光通過，對于其他波長有高衰減。該帶通濾光片可以是具有該功能的任意器件，可以是光學鏡片也可以其他裝置。本發(fā)明所說的45°全反射鏡4是一種非理想的反射鏡，它允許一定量的光泄漏通過，該鏡片可以由滿足該功能的任意器件或器件組合而成。45°全反射鏡4的反色率為90%—99.9%，本實施例中的反射率為99%。本發(fā)明所說的激光輸出腔鏡I是一種為滿足激光諧振條件的對特定波長有一定反射率的裝置，該裝置可以是滿足該功能的任意器件或器件組合。本發(fā)明所說的激光晶體2是一種激光的工作物質，它具有尖銳的熒光性、強吸收帶和針對所需熒光躍遷的相當高的能量效率。該激光晶體可以是固體、氣體或液體等一切具有該特性的材料或材料組合。本發(fā)明所說的激光全反射腔鏡3是一種為滿足激光諧振腔工作條件的能反射特定波長的器件，該器件可以是平面鏡也可以是平凹鏡或其他滿足諧振條件的反射器件。本發(fā)明所說的倍頻晶體6是一種非線性材料用于產生倍頻激光的功能，該晶體可以是滿足該功能的一切材料或材料組合，對于僅使用基頻的激光器可以不需要該裝置。本發(fā)明所說的聚焦鏡9是一種能夠對工作激光進行匯聚的光學器件，其作用是將待測量的激光光斑壓縮到功率檢測器5的測量靶面之內，如果激光器光束質量很好并且?guī)y量光斑大小在功率探測器靶面之內則可以不使用該器件。
[0031]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種激光器的在線功率檢測方法，其特征在于:采用激光器前置功率檢測法，將功率檢測器置于激光輸出腔鏡的前端，通過檢測位于功率檢測器與激光輸出腔鏡之間的45°全反射鏡后泄漏的輸出激光的能量，得出激光器的功率。
2.如權利要求1所述的一種激光器的在線功率檢測方法，其特征在于:在所述激光器的激光晶體前設置倍頻晶體，通過功率檢測器檢測45°全反射鏡后泄漏的倍頻激光的能量，用以測出倍頻激光器的功率。
3.如權利要求1或2所述的一種激光器的在線功率檢測方法，其特征在于:在所述45 °全反射鏡后設置帶通濾光片，用以消除泵浦光和其它雜光。
4.如權利要求3所述的一種激光器的在線功率檢測方法，其特征在于:在所述45°全反射鏡后設置聚焦鏡，使45°全反射鏡后泄漏的輸出激光不大于功率檢測器的探測靶面。
5.如權利要求4所述的一種激光器的在線功率檢測方法，其特征在于:在激光器的背后設置可見引導激光器，用于調節(jié)激光器、所述45°全反射鏡以及功率檢測器的位置，使它們位于同一中軸線上。
6.一種激光器的在線功率檢測裝置，包括激光器、功率檢測器和45°全反射鏡，所述的激光器包括激光輸出腔鏡、激光全反射腔鏡和位于激光輸出腔鏡與激光全反射腔鏡之間的激光晶體，其特征在于:所述的45°全反射鏡位于激光輸出腔鏡前端，所述的功率檢測器位于45°全反射鏡的背后，與激光輸出腔鏡射出的輸出激光平行設置。
7.如權利要求6所述的一種激光器的在線功率檢測裝置，其特征在于:所述的45°全反射鏡與功率檢測器之間設置有帶通濾波片。
8.如權利要求6或7所述的一種激光器的在線功率檢測裝置，其特征在于:所述的45°全反射鏡與功率檢測器之間設置有聚焦鏡。
9.如權利要求6所述的一種激光器的在線功率檢測裝置，其特征在于:所述的激光晶體與激光輸出腔鏡之間設置有倍頻晶體。
10.如權利要求6所述的一種激光器的在線功率檢測裝置，其特征在于:所述的激光全反射腔鏡之后設置有用于定位功率檢測器的可見引導激光器。
11.如權利要求6所述的一種激光器的在線功率檢測方法，其特征在于:所述的45°全反射鏡反色率為90 %—99.9 %。
【文檔編號】G01J1/42GK104251736SQ201410476909
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權日:2014年9月18日
【發(fā)明者】林卿, 王 鋒 申請人:武漢凌云光電科技有限責任公司