专利名称：激光棒正热透镜焦距的测量装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种激光棒的热透镜效应，尤其是一种激光棒正热透镜 焦距的测量装置和方法。
背景技术：
激光材料因吸收了泵浦辐射而发热，而散热又要求对其表面进行冷 却，这两者使激光材料内部产生不均匀的温度分布。由于温度和应力的 改变使折射率发生变化，导致激光束的畸变。对于激光棒，与温度有关 的折射率变化量和半径r是二次方关系，沿棒轴向传播的光束将出现二
次方的空间相位变化，此扰动相当于球面透镜效应，称为热透镜效应， 其中正热透镜效应较为常见。热透镜效应不仅影响激光器的输出能量和 光束发散角，当焦点落在激光棒内部时，将在工作物质内部产生激光损 伤。目前已有多种方法来修正和补偿激光棒的热透镜效应。但为了有效 地实现热透镜效应的补偿，首先必须获得热透镜的焦距值。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术现状，提供一种激光棒正热透镜焦 距的测量装置和方法，它能够准确、方便地测量较短的激光棒正热透镜 焦距值。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的
一种激光棒正热透镜焦距的测量装置，构成包括激光器、光束准直 和扩束系统、薄凸透镜和观测装置，在所述的激光器的输出光路上依次 设置所述的光束准直和扩束系统、薄凸透镜和观观']装置。
所述的观测装置可以是观察屏，也可以是光束轮廓分析仪，所述的 光束轮廓分析仪具有光束直径自动测量功能。
利用所述的激光棒正热透镜焦距的测量装置对激光棒正热透镜焦
距的测量方法，其特征在于包括下列步骤
① 开启所述的激光器，所述的激光器发射的激光通过所述的光束准 直和扩束系统后平行入射到待测激光棒上，所述的平行入射光的直径不 小子所述的待测激光棒的直径，所述的平行入射光通过所述的待测激光 棒后形成所述的透射光路，所述的观测装置垂直于所述的透射光路；
② 所述的观测装置由所述的待测激光棒的后表面开始沿所述的光
路平行移动，当所述的观测装置上的光斑由减小变为增大时，记录所述 的观测装置所在的位置，即焦点位置范围；
③ 所述的观测装置继续沿光路向后移动一定距离后静止放置，所述
的透射光在所述的观测装置上形成初始光斑，测量所述的初始光斑的直 径；
④ 将所述的薄凸透镜在所述的待测激光棒和所述的观测装置之间 插入光路，并使所述的薄凸透镜与光路垂直，所述的薄凸透镜的焦距应 大于所述的观测装置到所述的焦点位置范围的距离，所述的薄凸透镜在 所述的焦点位置范围内移动，所述的透射光在所述的观测装置上形成成 像光斑，测量所述的成像光斑的直径，当所述的成像光斑的直径等于所 述的初始光斑的直径时，所述的薄凸透镜所在的位置就是所述的待测激 光棒的正热透镜的焦点的位置，所述的正热透镜的焦点的位置与所述的 待测激光棒沿光路方向中心位置的距离即为所述的待测激光棒的正热
透镜的焦距值。
本发明的优点在于
1、 本发明所提供的激光棒正热透镜焦距的测量装置，测量装置简便。
2、 本发明所提供的激光棒正热透镜焦距的测量装置，测量过程方 便准确。
3、 本发明采用光束轮廓分析仪自动测量光束直径，便于进行自动
化测量。
图1为本发明实施例1的结构示意图。 图2为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本 发明的保护范围。 实施例1:
图1为本发明实施例1的结构示意图。由图可见，本发明激光棒正 热透镜焦距的测量装置，包括波长为543nm的He-Ne激光器1，光束准 直和扩束望远镜2，扩束后的平行入射光的直径不小于待测激光棒3的 直径，观测装置4与光路垂直，由待测激光棒3的后表面开始沿光路向 后移动，当观测装置4上的光斑由减小变为增大时，记录观测装置4所 在的焦点位置范围，观测装置4继续沿光路向后移动一定距离后静止放 置，待测激光棒3的透射光在观测装置4上形成初始光斑，测量初始光 斑的直径，将薄凸透镜5插入光路，薄凸透镜5与光路垂直，薄凸透镜 5的焦距大于观测装置4到焦点位置范围的距离，薄凸透镜5在所述的
焦点位置范围内移动，待测激光棒3的透射光在观测装置4上形成成像 光斑，测量成像光斑的直径，当成像光斑的直径等于初始光斑的直径时， 薄凸透镜5所在的位置就是正热透镜的焦点的位置，正热透镜的焦点的 位置与待测激光棒5沿光路方向中心位置的距离，即为待测激光棒5的 正热透镜的焦距值。所述的观测装置4为观测屏。
实施例2:如图2所示， 一种激光棒正热透镜焦距的测量装置，它 的其他结构与实施例一相同，不同之处在于所述的观测装置4为光束轮 廓分析仪6自动测量光束直径，便于进行自动化测量，并采用与实施例 一相同的方法来获得正热透4fe的焦距值。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照最佳 实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可 以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方 案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
权利要求
1、一种激光棒正热透镜焦距的测量装置，特征在于其构成包括激光器(1)、光束准直和扩束系统(2)、薄凸透镜(5)和观测装置(4)，在所述的激光器(1)的输出光路上依次设置所述的光束准直和扩束系统(2)、薄凸透镜(5)和观测装置(4)。
2、 根据权利要求1所述的激光棒正热透镜焦距的测量装置，其特 征在于所述的观测装置(4)是一观测屏或光束轮廓分析仪。
3、 利用权利要求1所述的激光棒正热透镜焦距的测量装置对激光 棒正热透镜焦距的测量方法，其特征在于包括下列步骤① 开启所述的激光器(1),所述的激光器(1)发射的激光通过所 述的光束准直和扩束系统(2)后平行入射到待测激光棒(3)上，所述 的平行入射光的直径不小于所述的待测激光棒的直径，所述的平行入射 光通过所述的待测激光棒后形成所述的透射光路，所述的观测装置(4). 垂直于所述的透射光路；② 所述的观测装置由所述的待测激光棒(3)的后表面开始沿所述 的透射光路平行移动，当所述的观测装置(4)上的光斑由减小变为增 大时，记录所述的》见测装置所在的位置，即焦点位置范围；③ 所述的观测装置(4)继续沿所述的透射光路向后移动一定距离 后静止放置，所述的透射光在所述的观测装置上形成初始光斑，测量所 述的初始光斑的直径；'④将所述的薄凸透镜(5 )在所述的待测激光棒(3 )和所述的观测 装置(4)之间插入所述的透射光路，并使所述的薄凸透镜(5)与所述的透射光路垂直，所述的薄凸透镜的焦距应大于所述的观测装置(4)到所述的焦点位置范围的距离，所述的薄凸透镜在所述的焦点位置范围 内移动，所述的透射光在所述的观测装置上形成成像光斑，测量所述的 成像光斑的直径，当所述的成像光斑的直径等于所述的初始光斑的直径时，所述的薄凸透镜所在的位置就是所述的待测激光棒(3)的正热透 镜的焦点的位置，所述的正热透镜的焦点的位置与所述的待测激光棒沿 所述的透射光路方向中心位置的距离即为所述的待测激光棒的正热透. 镜的焦距值。
全文摘要
一种激光棒正热透镜焦距的测量装置和方法，所述的激光棒正热透镜焦距的测量装置，构成包括激光器、光束准直和扩束系统、薄凸透镜和观测装置，在所述的激光器的输出光路上依次设置所述的光束准直和扩束系统、薄凸透镜和观测装置。本发明具有结构简单，测量方便准确的特点。
文档编号G01M11/02GK101358898SQ20081020062
公开日2009年2月4日 申请日期2008年9月27日 优先权日2008年9月27日
发明者飞 栾, 胡丽丽, 伟 陈, 力 陈 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所