[发明专利]激光光束分析仪校准方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及仪器校准技术领域，特别是涉及一种激光光束分析仪校准方法及系统。 

背景技术

在近十几年新兴发展的激光微细加工、医用激光源诊断治疗、激光雷达、惯性约束核聚变等高新技术中，对于激光光束聚焦程度，光束模式等光束质量提出了更为严格的要求，同时对激光光束经大气或光学元件的传输特性需要有更为准确的描述和控制。这对于用来衡量激光光束质量，表征激光光束传输特性的激光空域参数的准确有效测量提出了更高要求。激光光束宽度是最基本的激光空域参数，也是确定其他重要空域参数如光束发散角，激光光束传输比因子，激光光束聚焦特征参数值等的必要测量值。 

激光光束分析仪是测量光束宽度的常见仪器，激光光束分析仪的校准需求日益增加，但对于激光光束分析仪的校准仍无有效、准确、可靠的校准方法和系统。 

发明内容

（一）要解决的技术问题 

本发明提供一种激光光束分析仪的校准方法及系统，用以解决激光光束分析仪，尤其是激光光束分析仪标准装置的量值溯源问题，保证激光光束分析仪测量光束宽度的准确、有效性。 

（二）技术方案 

为了解决上述技术问题，本发明提供一种激光光束分析仪的校准方法，包括以下步骤： 

将激光器发出的激光束经一平行光场产生装置整形成平行光场； 

所述平行光场经一具有标准孔径的光阑后得到标准束宽的平顶光束，其中，所述平行光束的传播方向平行于所述光阑的法线方向，且所述平行光束场半径大于所述光阑的半径； 

所述光阑应紧贴探测器接收面，并且其孔径为已校准过的标准值。 

所述标准束宽的平顶光束垂直入射到被校激光光束分析仪的探测器传感面上，测量6个以上所述标准束宽的平顶光束的光束宽度d_DUT，取d_DUT的平均值

根据公式计算激光光束分析仪的光束宽度修正因子C，完成对激光光束分析仪光束宽度量值的校准，其中，d_s为光阑孔径值，k为常数。 

如上所述的激光光束分析仪测量光束宽度的校准方法，优选的是，所述光阑紧贴在探测器传感面上。 

如上所述的激光光束分析仪测量光束宽度的校准方法，优选的是，测量6个以上所述标准束宽的平顶光束的光束宽度d_DUT。 

本发明还提供一种激光光束分析仪的校准系统，包括激光器、平行光场产生装置、衰减器、具有标准孔径的光阑以及被校激光光束分析仪； 

所述平行光场产生装置用于将所述激光器发出的激光束整形成平行光场； 

所述衰减器紧贴在所述光阑位于入射光一侧的端面上，用于调节入射到所述光阑上的平行光束的强度，以及减少背景辐射对测量结果的影响； 

所述具有标准孔径的光阑紧贴在所述被校激光光束分析仪探测器的传感面上，用于将入射的平行光束整形成标准束宽的平顶光束； 

所述被校激光光束分析仪用于测量所述标准束宽的平顶光束。 

如上所述的激光光束分析仪校准系统，优选的是，所述平行光场 产生装置包括依次设置在校准系统光路上的与所述激光器波长匹配的光纤准直器、单模光纤和光学会聚模块； 

所述光纤准直器用于将激光束耦合至所述单模光纤； 

所述单模光纤用于形成点光源； 

所述光学会聚模块用于将点光源转化为平行光束场。 

如上所述的激光光束分析仪测量校准系统，优选的是，所述光阑采用铟钢材料。 

如上所述的激光光束分析仪测量校准系统，优选的是，所述激光器为氦氖激光器。 

（三）有益效果 

本发明所提供的激光光束分析仪校准方法及系统，通过构造的平行光场，并经一具有标准孔径的光阑形成光束宽度已知的平顶光束，被校激光光束分析仪测量该平顶光束的束宽，并比较测量值和光束宽度标准值，使得激光光束分析仪光束宽度测量值可直接溯源至计量准确度非常高的长度量值，实现激光光束分析仪的校准。该方法及系统有效可行，准确稳定，操作简便，量值复现性好，解决了激光光束分析仪光束宽度量值的溯源问题，并大大提高了校准精确度。 

附图说明

图1为本发明实施例一中激光光束分析仪校准系统的组成示意图； 

图2为本发明实施例一中平行光场产生装置的组成示意图。