放大器增益均匀性的测试装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种放大器增益均匀性的测试装置及方法，该测试装置包括：光源，提供种子光；扩束镜，对种子光进行扩束，得到大口径光斑；板条放大模块，用于对大口径光斑进行放大；探测器，用于测量光斑的强度分布；处理器，计算每个像素点的增益系数G(i,j)＝P2(i,j)/P1(i,j)，其中，P1(i,j)和P2(i,j)分别为放大前和放大后的大口径光斑的强度，再根据增益系数获取板条放大模块的增益均匀性。通过上述方式，本发明能够直观、高精度地测量增益均匀性。
【专利说明】
放大器増益均匀性的测试装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及放大器技术领域，尤其是涉及一种放大器增益均匀性的测试装置及方法。
【背景技术】
[0002]放大器是高功率固体激光器的关键组成部分，优化放大器的设计对于提高激光器的性能价格比、激光束质量、保持功率平衡等具有重要意义。增益和储能效率是放大器性能的两个主要参数，增益特性包括小信号增益系数和增益均匀性两个方面。其中增益均匀性是衡量放大器性能的一个重要特性，它定义为光束全口径上增益系数的峰值与平均值之比。增益均匀性的好坏对总体输出光束的质量有很大的影响，放大器增益的不均匀，将使工作物质产生非球面透镜效应和应力分布，造成激光束波面的严重畸变和偏振态的显著破坏。特别是它使光束的空间强度和位相产生微扰，经非线性介质的传输，微扰迅速增大，致使光束小尺寸自聚焦，对光路中的光学元件造成毁灭性的破坏。因此检测增益的均匀性对降低自聚焦效应的影响具有重要的意义。
[0003]现有技术中，只是利用荧光分布等间接的方法，或者宽度方向(一维)的增益特性反应放大器整体的增益特性，没有直观、简单的测试方法及装置。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题是提供一种放大器增益均匀性的测试装置及方法，能够直观、高精度地测量增益均匀性。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种放大器增益均匀性的测试装置，该测试装置包括:
[0006]光源，提供种子光；
[0007]扩束镜，对所述种子光进行扩束，得到大口径光斑；
[0008]板条放大模块，用于对所述大口径光斑进行放大；
[0009]探测器，测量光斑的强度分布；
[0010]处理器，计算每个像素点的增益系数G(i，j) = P2(i，j)/Pl (i，j)，其中，Pl (i，j)和P2(i，j)分别为放大前和放大后的大口径光斑的强度，再根据增益系数获取板条放大模块的增益均匀性。
[0011]其中，所述处理器根据每个像素点的增益系数G(i，j)分别获取增益的最大值和平均值，进一步计算增益均勾性G_uniformity = G_max( i , j )/G_average( i，j )，其中，G_uniformity表示板条放大模块的增益均勾性，G_max(i，j)表示增益的最大值，G_average(i，j)表示增益的平均值。
[0012]其中，所述扩束镜包括横向扩束镜和纵向扩束镜，其中，所述横向扩束镜和所述纵向扩束镜分别对所述种子光进行横向和纵向扩束，以得到所述大口径光斑。
[0013]其中，所述装置还包括反射镜，用于对经过扩束后的所述大口径光斑进行反射，以入射到所述板条放大模块内。
[0014]其中，所述装置还包括缩束镜，用于对经过放大后的光斑进行缩束，以得到与探测器尺寸相匹配的光斑。
[0015]其中，所述装置还包括衰减片和滤波片，用于分别对经过缩束后的光斑进行衰减和过滤，以在探测器上得到光斑的强度分布。
[0016]解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是:提供一种放大器增益均匀性的测试方法，该述测试方法包括以下:
[0017]提供种子光；
[0018]对所述种子光进行扩束，得到大口径光斑；
[0019]探测器测量放大前的光斑强度分布；
[0020]通过板条放大模块对所述大口径光斑进行放大；
[0021 ]探测器测量放大后的光斑强度分布；
[0022]计算每个像素点的增益系数G(i，j) =P2( i，j)/Pl (i，j)，其中，Pl (i，j)和P2( i，j)分别为放大前和放大后的大口径光斑的强度，再根据增益系数获取板条放大模块的增益均匀性。
[0023]其中，所述根据增益系数获取板条放大模块的增益均匀性的步骤包括:
[0024]根据每个像素点的增益系数G(i，j)分别获取增益的最大值和平均值，进一步计算增益均勾性G_uniformity = G_max(i , j)/G_average(i，j)，其中，G_uniformity表示板条放大模块的增益均匀性，G_max (i，j)表示增益的最大值，G_average (i，j)表示增益的平均值。
[0025]其中，所述对所述种子光进行扩束的步骤包括:
[0026]对所述种子光分别进行横向和纵向扩束，以得到所述大口径光斑。
[0027]其中，所述测试方法还包括:
[0028]对经过扩束后的所述大口径光斑进行反射，以入射到所述板条放大模块内；
[0029]对经过放大后的光斑进行缩束，以得到与探测器尺寸相匹配的光斑；
[0030]分别对经过缩束后的光斑进行衰减和过滤，以在探测器上得到光斑的强度分布。
[0031]本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况，本发明提供一种放大器增益均匀性的测试装置，该测试装置包括光源、扩束镜、板条放大模块以及处理器，其中，光源提供种子光，扩束镜对种子光进行扩束，得到大口径光斑，板条放大模块用于对大口径光斑进行放大，处理器计算每个像素点的增益系数G( i，j) =P2(i，j)/Pl (i，j)，其中，Pl (i，j)和P2(i，j)分别为放大前和放大后的大口径光斑的强度，再根据增益系数获取板条放大模块的增益均匀性。因此，本发明能够直观地测量增益均匀性，并且测试结果以像素点为单位，数据量大，精确度高，避免了数据拟合带来的误差。
【附图说明】
[0032]图1是本发明实施例提供的一种放大器增益均匀性的测试装置的结构示意图；
[0033]图2是本发明实施例提供的一种放大器增益均匀性的测试方法的流程图。
【具体实施方式】
[0034]请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种放大器增益均匀性的测试装置的结构示意图。如图1所示，本发明的测试装置10包括光源11、扩束镜12、板条放大模块13、探测器14以及处理器15。
[0035]其中，光源11提供种子光。种子光为小尺寸的圆形光斑，光束质量较好。优选从种子激光器中出射。
[0036]扩束镜12对种子光进行扩束，得到大口径光斑。本实施例中，扩束镜12包括横向扩束镜121和纵向扩束镜122，其中，所述横向扩束镜121和所述纵向扩束镜122分别对所述种子光的光斑进行横向和纵向扩束，以得到大口径光斑。该大口径光斑与板条晶体端面尺寸基本相同，且优选为椭圆形光斑。值得注意的是，本实施例的测试装置也可用于棒状放大器的增益均匀性的测试，当用于棒状放大器的增益均匀性的测试时测试光斑直接进行圆形光斑的扩束即可，两个方向不需要分别进行扩束。
[0037]板条放大模块13用于对大口径光斑进行放大。其中，大口径光斑优选以zig-zag的方式在板条放大模块13的晶体内部传播，与放大器工作时种子光的光路相同。
[0038]探测器14测量光斑放大前和放大后的强度分布。
[0039]处理器15计算每个像素点的增益系数G(i，j) =P2(i，j )/Pl (i，j)，其中，Pl (i，j)和P2(i，j)分别为放大前和放大后的大口径光斑的强度，再根据增益系数获取板条放大模块的增益均匀性。具体的，处理器15根据每个像素点的增益系数G(i，j)分别获取增益的最大值和平均值，进一步计算增益均勾性6_1111丨;1；'01'111；^7 = 6_11^1(;[，j)/G_average(i，j)，其中，G_uniformity表示板条放大模块的增益均勾性，G_max(i，j)表示增益的最大值，G_aVerage(i，j)表示增益的平均值。因此，本实施例的测量结果直观、测量过程简单。并且，本实施例可以直接得到放大器模块大口径范围内的增益均匀性，测试结果以像素点为单位，数据量大，精确度高，避免了数据拟合带来的误差。
[0040]进一步的，本实施例的测试装置10还包括反射镜16、缩束镜17、衰减片18和滤波片19。其中，反射镜16用于对经过扩束后的大口径光斑进行反射，以入射到板条放大模块13内。缩束镜17用于对经过放大后的光斑进行缩束，以得到与探测器尺寸相匹配的光斑。衰减片18和滤波片19用于分别对经过缩束后的光斑进行衰减和过滤，以在探测器上得到光斑的强度分布。
[0041]本发明还基于前文所述的测试装置提供一种放大器增益均匀性的测试方法。具体请参阅图2，该测试方法包括以下:
[0042]步骤S1:提供种子光。其中，种子光为小尺寸的圆形光斑，光束质量较好。优选从种子激光器中出射。
[0043]步骤S2:对种子光进行扩束，得到大口径光斑。本步骤中，具体为:
[0044]对种子光分别进行横向和纵向扩束，以得到大口径光斑。该大口径光斑与板条晶体端面尺寸基本相同，且优选为椭圆形光斑。
[0045]值得注意的是，本实施例的测试方法也可用于棒状放大器的增益均匀性的测试，当用于棒状放大器的增益均匀性的测试时测试光斑直接进行圆形光斑的扩束即可，两个方向不需要分别进行扩束。
[0046]步骤S3:探测器测量放大前的光斑强度分布；
[0047]步骤S4:通过板条放大模块对大口径光斑进行放大。其中，大口径光斑优选以zig-zag 的方式在板条放大模块的晶体内部传播，与放大器工作时种子光的光路相同。
[0048]在本步骤前还包括对经过扩束后的大口径光斑进行反射，以入射到板条放大模块内。
[0049]步骤S5:探测器测量放大后的光斑强度分布；
[0050]步骤S6:计算每个像素点的增益系数G(i，j) = P2(i，j)/Pl (i，j)，其中，Pl (i，j)和P2(i，j)分别为放大前和放大后的大口径光斑的强度，再根据增益系数获取板条放大模块的增益均匀性。
[0051]本步骤具体为:根据每个像素点的增益系数G(i，j)分别获取增益的最大值和平均值，进一步计算增益均勾性 G_uniformity = G_max( i , j )/G_average ( i , j )，其中，G_uniformity表示板条放大模块的增益均勾性，G_max(i，j)表示增益的最大值，G_average(i，j)表示增益的平均值。
[0052]其中，本实施例的测试方法还包括对经过放大后的光斑进行缩束，以得到与探测器尺寸相匹配的光斑以及分别对经过缩束后的光斑进行衰减和过滤，以在探测器上得到光斑的强度分布。
[0053]因此，本发明能够直观的测量增益均匀性。并且，本发明可以直接得到放大器模块大口径范围内的增益均匀性，测试结果以像素点为单位，数据量大，精确度高，避免了数据拟合带来的误差。
[0054]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种放大器增益均匀性的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括: 光源，提供种子光； 扩束镜，对所述种子光进行扩束，得到大口径光斑； 板条放大模块，用于对所述大口径光斑进行放大； 探测器，用于测量光斑的强度分布； 处理器，计算每个像素点的增益系数G (i，j) = P2 (i，j) /PI (i，j)，其中，PI (i，j)和P2(i，j)分别为放大前和放大后的大口径光斑的强度，再根据增益系数获取板条放大模块的增益均匀性。2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述处理器根据每个像素点的增益系数G(i，j)分别获取增益的最大值和平均值，进一步计算增益均勾性G_uniformity = G_max(i，j)/G_average(i，j)，其中，G_uniformity表示板条放大模块的增益均勾性，G_max(i，j)表示增益的最大值，G_average (i，j)表示增益的平均值。3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述扩束镜包括横向扩束镜和纵向扩束镜，其中，所述横向扩束镜和所述纵向扩束镜分别对所述种子光进行横向和纵向扩束，以得到所述大口径光斑。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括反射镜，用于对经过扩束后的所述大口径光斑进行反射，以入射到所述板条放大模块内。5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述装置还包括缩束镜，用于对经过放大后的光斑进行缩束，以得到与探测器尺寸相匹配的光斑。6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述装置还包括衰减片和滤波片，用于分别对经过缩束后的光斑进行衰减和过滤，以在探测器上得到光斑的强度分布。7.一种放大器增益均匀性的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下: 提供种子光； 对所述种子光进行扩束，得到大口径光斑； 探测器测量放大前的光斑强度分布； 通过板条放大模块对所述大口径光斑进行放大； 探测器测量放大后的光斑强度分布； 计算每个像素点的增益系数G(i，j) =P2(i，j)/Pl(i，j)，其中，Pl(i，j)和P2(i，j)分别为放大前和放大后的大口径光斑的强度，再根据增益系数获取板条放大模块的增益均匀性。8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，所述根据增益系数获取板条放大模块的增益均匀性的步骤包括: 根据每个像素点的增益系数G(i，j)分别获取增益的最大值和平均值，进一步计算增益均勾性G_uniformity = G_max(i , j)/G_average(i , j)，其中，G_uniformity表示板条放大模块的增益均勾性，G_max (i，j)表示增益的最大值，G_average (i，j)表示增益的平均值。9.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，对所述种子光进行扩束的步骤包括: 对所述种子光分别进行横向和纵向扩束，以得到所述大口径光斑。10.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括: 对经过扩束后的所述大口径光斑进行反射，以入射到所述板条放大模块内；对经过放大后的光斑进行缩束，以得到与探测器尺寸相匹配的光斑；分别对经过缩束后的光斑进行衰减和过滤，以在探测器上得到光斑的强度分布。
【文档编号】G01J5/02GK105910717SQ201610218369
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月9日
【发明人】樊仲维, 郭广妍, 陈艳中, 贾丹, 林蔚然, 刘昊
【申请人】中国科学院光电研究院