一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置及方法

本发明涉及激光，尤其是涉及一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置及方法。

背景技术：

1、在高功率激光系统中，光束抖动性是衡量系统抖动性的核心参数，其精确测量已成为一项重要工作。基于连续激光的高稳定性，可作为验证和校准脉冲激光抖动的基准。但连续激光长时间聚集，使得连续激光测量结果相比脉冲激光测量的结果过高，偏离实际激光系统测量结果，存在和脉冲激光不匹配问题。采用脉冲激光，则难以获得较好的基准源，同时难以实现极大范围脉宽频率的可调控。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的实际测量结果与脉冲激光不匹配的缺陷而提供一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置，包括he-ne激光器、光学斩波器、光束质量分析仪、光电二极管、示波器和数字信号延时发生器，he-ne激光器发射出连续激光形成光路，光路上依次设有光学斩波器和光束质量分析仪，示波器与光电二极管相连接，光电二极管朝向光束质量分析仪，数字信号延时发生器和示波器、光束质量分析仪分别相连；

4、激光穿过光学斩波器形成脉冲激光，脉冲激光照射在光束质量分析仪上形成成像光斑，采集光斑数据，基于光斑数据进行分析计算，得到激光的抖动性参数，示波器与数字信号延时发生器辅助光束质量分析仪实现信号触发同步。

5、进一步地，光束质量分析仪包含接收器和处理器，接收器与处理器和数字信号延时发生器分别连接。

6、进一步地，处理器包括数据采集模块、存储模块和计算模块，数据采集模块收集光斑数据，存储模块连接数据采集模块，存储数据采集模块收集到的光斑数据，计算模块连接存储模块，通过光斑数据计算激光的抖动性参数。

7、进一步地，光束质量分析仪前安装有衰减片，光路通过衰减片。

8、进一步地，光束质量分析仪包括光斑位置稳定性与抖动性测量模块。光斑位置稳定性与抖动性测量模块连接处理器。

9、进一步地，光斑数据包括光斑形貌、质心坐标、光斑尺寸和光斑位置稳定性。

10、进一步地，数字信号延时发生器包括多个触发端口，各个触发端口均设有不同的频率信号。

11、进一步地，脉冲激光垂直入射光束质量分析仪接收器的中心位置。

12、进一步地，he-ne激光器发出的连续激光波长为632.8nm。

13、本发明的第二方面，一种基于如上任一的一种基于光学斩波器的激光系统抖动测量装置的激光系统抖动校准方法，其特征在于，包括如下步骤：

14、步骤1、使用he-ne激光器发出连续激光；

15、步骤2、设置光学斩波器控制器的脉宽频率，将连续激光调制为脉冲激光；

16、步骤3、测定脉冲激光的频率；

17、步骤4：连接示波器、光电二极管、光束质量分析仪和数字信号延迟发生器，实时监测脉冲激光束频率；

18、步骤5：调试光束质量分析仪的外触发延迟与设置数字信号延迟发生器的延迟时间；

19、步骤6、验证数字信号延时发生器的延迟时间、光束质量分析仪的曝光时间与脉冲激光的频率相匹配，实现光斑信号触发同步，使得光斑实时并持续显示，并记录光斑数据；

20、步骤7、根据光斑数据，分析计算调制后脉冲激光的光斑位置稳定性与抖动性。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、1)本发明通过调整光学斩波器频率、使光束质量分析仪和数字信号延时发生器的延迟时间设置相匹配，实现光斑信号触发同步，可获得不同脉宽频率的激光，并可获得与连续激光一致的测量结果，实现系统抖动测量与校准。

23、2)本发明通过光学斩波器调控占空比将连续激光调制为脉冲激光，保证了产生的脉冲激光具有和连续激光相同的稳定性。

技术特征：

1.一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置，其特征在于，包括he-ne激光器、光学斩波器、光束质量分析仪、光电二极管、示波器和数字信号延时发生器，所述he-ne激光器发射出连续激光形成光路，所述光路上依次设有光学斩波器和光束质量分析仪，所述示波器与光电二极管相连接，所述光电二极管朝向光束质量分析仪，所述数字信号延时发生器和示波器、光束质量分析仪分别相连；

2.根据权利要求1所述的一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置，其特征在于，所述光束质量分析仪包含接收器和处理器，所述接收器与处理器和数字信号延时发生器分别连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置，其特征在于，所述处理器包括数据采集模块、存储模块和计算模块，所述数据采集模块收集光斑数据，所述存储模块连接数据采集模块，存储数据采集模块收集到的光斑数据，所述计算模块连接存储模块，通过光斑数据计算激光的抖动性参数。

4.根据权利要求1所述的一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置，其特征在于，所述光束质量分析仪前安装有衰减片，所述光路通过衰减片。

5.根据权利要求1所述的一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置，其特征在于，所述光束质量分析仪包括光斑位置稳定性与抖动性测量模块。所述光斑位置稳定性与抖动性测量模块连接处理器。

6.根据权利要求1所述的一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置，其特征在于，所述光斑数据包括光斑形貌、质心坐标、光斑尺寸和光斑位置稳定性。

7.根据权利要求1所述的一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置，其特征在于，所述数字信号延时发生器包括多个触发端口，各个触发端口均设有不同的频率信号。

8.根据权利要求1所述的一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置，其特征在于，所述脉冲激光垂直入射光束质量分析仪接收器的中心位置。

9.根据权利要求1所述的一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置，其特征在于，所述he-ne激光器发出的连续激光波长为632.8nm。

10.一种基于如权利要求1-9任一所述的一种基于光学斩波器的激光系统抖动测量装置的激光系统抖动校准方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种基于光学斩波器的激光抖动校准测量装置及方法，装置包括He‑Ne激光器、光学斩波器、光束质量分析仪、光电二极管、示波器和数字信号延时发生器，He‑Ne激光器发射出连续激光形成光路，光路上依次设有光学斩波器和光束质量分析仪，示波器与光电二极管相连，光电二极管朝向光束质量分析仪，示波器和数字信号延时发生器连接；激光穿过光学斩波器形成脉冲激光，示波器与数字信号延时发生器协同实现信号触发同步，脉冲激光照射在光束质量分析仪上成像光斑，基于光斑数据计算，得到激光抖动性参数。与现有技术相比，本发明光斑信号触发同步，可获得不同脉宽频率的激光，可获得与连续激光一致的测量结果，实现系统抖动测量与校准。

技术研发人员：马彬,潘俏菲,王占山,沈正祥,颜冬月,何春伶,郑湘粤
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21