[发明专利]激光增益介质包边剩余反射的多角度多点测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光增益介质测量技术领域，具体是一种激光增益介质包边剩余反射的多角度多点测量装置及方法。

背景技术

激光增益介质广泛应用于各种高功率和高能量的激光器中，并成为其中最主要的激光工作物质。激光工作物质分为固体、液体和气体，其中固体激光器是最重要的一种，它不但激活离子密度大、振荡频带宽，并能产生谱线窄的光脉冲，而且具有良好的机械性能和稳定的化学性能。

用于固体激光器的激光增益介质应当具备的基本条件有：具有合适的光谱特性、激发态吸收小、具有良好的光学均匀性、稳定性和物化性能。其材料主要分为晶体和玻璃两种，大多数激光晶体是含有激活离子的荧光晶体；而激光玻璃虽然其激活离子的发光性能不如在晶体中好，但是激光玻璃储能大，其基质玻璃的性质可按要求在很大的范围内变化，制造工艺成熟，容易获得光学均匀的、结构尺寸灵活的玻璃，而且其价格便宜，以上特点使得激光玻璃广泛应用于高功率和高能量的固体激光器中。

在激光放大过程中，由于激光玻璃的增益很高，介质内的自发辐射将会得到放大而产生放大自发辐射（简称ASE）。由于ASE的存在，将在信号光到达之前消耗掉增益介质上能级的反转粒子，使信号光得不到有效放大，这不仅严重地降低了激光增益介质的储能密度和储能效率，而且会引起介质内抽运能量的再分布，对增益均匀性具有严重影响。

目前，抑制ASE的主要方法是在垂直于光路方向的片状激光玻璃的侧边通过胶合的方式接上吸收激光波长的玻璃，来破坏ASE放大过程，称为激光玻璃包边。激光玻璃、胶合层和包边玻璃之间折射率匹配度是影响激光玻璃包边、降低ASE的关键，是衡量激光玻璃包边质量的最重要参数。激光玻璃与胶合层界面反射以及包边玻璃与胶合层界面反射总和称为激光玻璃包边剩余反射。因此，准确测量包边剩余反射能够直接、客观地反映激光玻璃包边的质量好坏。

目前已有的激光玻璃包边剩余反射的测量方法（见CN102818788A、CN102768202A）均不具备对包边界面的不同角度和不同位置点进行测量的功能，这样就无法对激光玻璃包边剩余反射进行全面、深入、客观的评价和研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光增益介质包边剩余反射的多角度多点测量装置及方法，以解决现有的激光玻璃包边剩余反射测量中无法对包边界面的不同角度和不同位置点进行全面测量的问题。

本发明的技术方案为：

一种激光增益介质包边剩余反射的多角度多点测量装置，包括测量激光器、分光镜、激光强度探测器、激光玻璃样本和剩余反射探测器，所述分光镜设置在测量激光器的输出光路上，所述激光强度探测器设置在分光镜的透射光路上，所述剩余反射探测器设置在激光玻璃样本的出射光路上，还包括光纤耦合器、光纤和激光发射器，所述光纤耦合器设置在分光镜的反射光路上，所述光纤耦合器的输出端通过光纤与激光发射器的输入端连接，所述激光发射器设置在激光玻璃样本的入射光路上；所述激光玻璃样本固定在精密定位运动机构上，所述激光发射器固定在激光发射器运动机构上，所述剩余反射探测器固定在剩余反射探测器运动机构上，所述激光发射器运动机构和剩余反射探测器运动机构为沿圆弧轨迹运动的联动机构。

所述的激光增益介质包边剩余反射的多角度多点测量装置，所述测量激光器与分光镜之间设有功率调整装置、第一高反射镜和光束整形装置。

所述的激光增益介质包边剩余反射的多角度多点测量装置，还包括指示激光器，所述指示激光器通过光开关、第二高反射镜和部分反射镜分别与测量激光器和分光镜光路连接，所述部分反射镜设置在测量激光器与分光镜之间。

所述的激光增益介质包边剩余反射的多角度多点测量装置，还包括数据处理装置，所述数据处理装置的输入端与激光强度探测器和剩余反射探测器的输出端连接。

一种激光增益介质包边剩余反射的多角度多点测量方法，包括以下步骤：

（1）测量激光器输出的测量激光束经过分光镜分成两束，其中一束进入到激光强度探测器，另一束经过光纤耦合装置耦合后，通过光纤和激光发射器照射到激光玻璃样本上，经由激光玻璃样本前表面或者侧表面进入到激光玻璃样本内部，并在激光玻璃样本内部被包边界面反射，经包边界面反射的剩余反射光束被剩余反射探测器接收；

（2）调整精密定位运动机构，使测量激光束从激光玻璃样本前表面或者侧表面入射，入射光线经过折射后以测量角度α1入射到激光玻璃样本包边界面上的某一测量点，采用折射定律计算得到测量激光束在激光玻璃样本前表面或者侧表面的入射光线延长线与包边界面法线的夹角β1：