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大功率激光输出功率低频波动的测量法

导读: 本文提出一种新的对大功率激光低频波动的测量技术。

  本文提出一种新的对大功率激光低频波动的测量技术。它的传感器是一根细小的探针,探针上面有一直径为20~50即m的微孔,光通过微孔对激光进行采样,由探针内通道将该采样光传输到探测器。探针可抗高功率激光损伤。由恒速电机带动探针高速扫描光束截面,最终获得激光输出功率随时间的变化信息。该仪器既可进行在位测量又可进行在线测量,既可测量CO:激光又可测量YAG激光。介绍了测量原理、仪器结构和实验结果。

  1引言

  大功率激光功率的稳定性是目前器件性能检验的一个重要指标。引起激光输出功率随时间的变化有周期性的波动,也有随机的波动。通常用功率稳定度进行度量,其定义是一段时间内功率波动的起伏值与输出功率的平均值之比。对于工业加工用的大功率激光器,其最大的影响是数十赫兹以内的低频激光功率波动。

  对于大功率激光输出功率的低频波动,目前还没有一种有效的方法,更不能实现对激光输出功率的实时在线(在位)测量。为此,本文提出并研制出了一种大功率激光输出功率低频波动测量仪,它是对功率进行直接测量,亦可进行实时、在线测量,可满足各种激光应用场合对大功率激光功率进行测量的要求。

  2测量原理

  如图1所示是大功率激光输出功率低频波动测量的工作原理。在这里,采用的是空心探针探测法,这一方法过去是作为大功率激光光束光斑质量检测而提出的。由一个定速电机带动空心探针转动,探针一端有一个微孔,探针转动时微孔对光束(光斑)的某一横截面进行扫描,这样就可以获得激光功率(横截面分布)随时间变化的信息。探针是该仪器的关键部件,包括微孔、内光腔、反射镜等部分,微孔的大小由被测激光光束(光斑)的功率密度确定,直径约为20^50如m。在选择探针材料时要考虑到抗高功率的激光损伤,另外,为了实时在线测量,探针的直径应尽量小,使测量时的光能量损耗小于1%。入射光束通过微孔,通过探针的两个倾斜的反射镜反射到热释电探测器上,获得激光的强度。

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