专利名称：一种激光测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光测量装置，特别是涉及一种监控和测量激光焦斑形状、尺寸及光强分布的装置。
在强光与物质相互作用的研究中，一般需要将激光聚焦，以便获得高的激光功率密度。测量激光焦斑尺寸和光强分布是一种常规测量，快速、准确、实时测量焦斑尺寸和光强分布将有助于研究的进行。传统测量焦斑尺寸的方法是刀口法，这是一种古老的方法，它用一锋利的刀片，垂直于光束传播的方向，分步横切聚焦光束，测量刀口每走一步后光束功率的变化，通过激光功率随刀片走步的变化曲线，导出光束截面的直径。为了测得焦斑直径，必须沿光束传播方向，改变刀片的位置，多次重复以上过程，找出最小的光束截面直径，即为焦斑直径。测量时必须保证刀片行进的方向垂直光束方向。用该方法能精确测定高斯光束的焦斑尺寸，但是当光束截面不是园形时，则需从不同的方位重复去切。对于复杂的光斑形状，很难用此方法测得焦斑尺寸。该方法操作烦琐，不能实时测定焦斑尺寸，也不能显示焦斑的形状及光强的分布，并且该方法仅能测出光束聚焦元件在空气中的焦斑尺寸，不能用于实时测量激光聚焦到固体及装在样品池中的液体和气体的焦斑尺寸。
本实用新型的目的在于克服已有技术的缺点，通过CCD成相系统将激光焦点放大成象，实时显示焦斑形状和光强分布，并由计算机实时监测焦斑尺寸，从而提供一种操作简便，测量动态范围宽，快速，直观，能实时显示焦斑尺寸、形状及光强分布的装置。
本实用新型的目的是这样实现的本装置由激光器、样品室、聚焦光学元件、靶物质、定位系统、衰减片、物镜、滤光片、CCD成相系统及计算机等构成。
以
图1为例说明由激光器输出光束经扩束器扩束，经转向反射镜组转向、经光阑定位光束方向，光束通过真空窗口进入真空靶室，聚焦光学元件将光束聚焦到固体靶上，靶定位系统调整靶与聚焦透镜间的距离，从焦点发出的散射光通过真空窗口、分束镜、衰减片到达物镜，它将焦点放大成象在CCD芯片上，并在显示屏上实时显示焦斑形状和光强分布，滤光片只允许一定波长的光通过，计算机对该图象进行数据采集和处理，定量给出焦斑尺寸和光强分布。这样来完成本实用新型的目的。
通过调整聚焦元件与靶的间距，即可找出最小焦斑尺寸。
本实用新型还可用于测量聚焦激光在液体及气体样品中的焦斑形状、尺寸和光强分布。
本实用新型还可以省去扩束器。
本实用新型还可以省去转向反射镜组。
本实用新型还可以省去光阑。
本实用新型还可以省去分束镜。
本实用新型既可在真空环境下进行，也可在非真空下进行。
本实用新型的聚焦光学元件可以是一到多块透镜、球面或非球面反射聚焦镜。
本实用新型还可以用控制聚焦光学元件的定位系统代替靶定位系统。
本实用新型的靶物质可以是固体、液体或气体。
本实用新型的操作简单，可对复杂形状的焦斑尺寸、形状和光强分布进行实时定量测量，既可用于高斯光束，也可用于非高斯光束。因此，本实用新型是一种简便，快速，直观地决定激光焦斑尺寸和光强分布的装置。
以下结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明图1是本实用新型的装置示意图，图2是本实用新型的实施例2示意图。
实施例1，按图1所示监测激光对固体靶聚焦的焦斑尺寸大小和焦斑处的光强分布。激光器1的输出光束经扩束器2扩束，经反射镜3转90度，光阑4、5定位光束方向，光束通过真空窗口6进入真空靶室7，聚焦透镜8将光束聚焦到固体靶9上，靶定位系统10调整靶与聚焦透镜间的距离，从焦点发出的散射光通过真空窗口11，分束镜12，衰减片13，到达物镜14，它将对焦点放大成象，滤光片15只允许一定波长的光通过，放大了的焦点的象在CCD照相机16的显示屏上实时显示，计算机17对该图象进行数据采集和处理，定量给出焦斑尺寸和光强分布。
实施例2，按图2所示，测量激光焦斑尺寸大小和焦斑处的光强分布。激光器1的输出光束经扩束器2扩束，经反射镜3转90度，光阑4、5定位光束方向，光束经聚焦透镜8入射到样品室7中，靶定位系统10调整样品室与聚焦透镜间的距离，样品室中充有液体9，从焦点发出的散射光经分束镜12，衰减片13，到达物镜14，它将对焦点成象并将象放大，滤光片15只允许一定波长的光通过，放大了的焦点的象在CCD照相机16的显示屏上实时显示，计算机17对该图象进行数据采集和处理，定量给出焦斑尺寸和光强分布。
实施例3，按实施例1制作，除去扩束器2、转向反射镜组3及光阑4、5，用非球面反射镜代替透镜8进行聚焦。
实施例4，按实施例2制作，以气体代替液体充入样品室中，用控制透镜定位系统代替靶定位系统10。
实施例5，按实施例2制作，除去扩束器2、转向反射镜组3及光阑4、5，以两块透镜聚焦激光。
实施例6，按实施例2制作，除去分束镜12。
权利要求1．一种激光测量装置，其特征在于由激光器、扩束镜、转向反射镜组、光阑、真空靶室、聚焦透镜、固体靶、靶定位系统、分束镜、衰减片、物镜、滤光片、CCD照相机及计算机构成；由激光器输出光束经扩束器扩束，经转向反射镜组转向、经光阑定位光束方向，光束通过真空窗口进入真空靶室，聚焦光学元件将光束聚焦到固体靶上，靶定位系统调整靶与聚焦透镜间的距离，从焦点发出的散射光通过真空窗口、分束镜、衰减片到达物镜，它将焦点放大成象在CCD照相机上，并在显示屏上实时显示焦斑形状和光强分布，计算机对该图象进行数据采集和处理，定量给出焦斑尺寸和光强分布。
2．按权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于还可将固体靶换为液体靶或气体靶。
3．按权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于还可以省去扩束器。
4．按权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于还可以省去转向反射镜组。
5．按权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于还可以省去光阑。
6．按权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于还可以在非真空下进行。
7．按权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于所述的聚焦光学元件可以是一到多块透镜、球面或非球面反射聚焦镜。
8．按权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于还可以用控制聚焦光学元件的定位系统代替靶定位系统。
9．按权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于还可以省去分束镜。
专利摘要本实用新型涉及一种监控和测量激光焦斑形状、尺寸及光强分布的装置。本实用新型由激光器、样品室、聚焦光学元件、靶物质、定位系统、衰减片、物镜、滤光片、CCD成相系统及计算机等构成。通过CCD成相系统将激光焦点放大成象来实时显示焦斑形状、尺寸和光强分布,并由计算机实时监测焦斑尺寸。该装置操作简便,测量动态范围宽,快速,直观。
文档编号G01M11/02GK2444223SQ0025974
公开日2001年8月22日 申请日期2000年11月6日 优先权日2000年11月6日
发明者张 杰, 李玉同, 赵理曾 申请人:中国科学院物理研究所