[实用新型]一种用于CCD远场法光束质量β因子测量的校准系统

说明书

技术领域

本实用新型属于激光束光束质量测量校准技术领域，具体涉及一种用于CCD远场法光束质量β因子测量的校准系统与校准方法，适用于CCD远场法光束质量β因子测量系统的校准。

背景技术

光束质量是评价激光束性能的主要技术指标之一。光束质量评价参数有多种，其中β因子是普遍采用的一种评价参数，在激光器研制或应用领域，通常采用CCD远场法对激光器输出光束质量β因子进行准确测量，它具有测量方法简单、并且可实时获得远场光斑空间光强分布的优点。目前，国内外还没有光束质量β因子测量的标准仪器产品，主要由自研完成，影响CCD远场法光束质量β因子测量结果准确性的因素较多，包括CCD探测器性能参数(像元尺寸、靶面尺寸、线性动态范围、面响应均匀性等)、聚焦光学系统面形误差以及计算软件处理算法等，测量模型明显呈非线性，各因素之间相互影响关系也比较复杂，难以采用不确定度传递律进行评定；同时，国内外目前尚缺乏光束质量β因子测量的计量校准能力，也没有提出相应的校准方法。现有研究工作主要集中在激光光束质量评价参数和测量方法上，如《高能非稳腔激光器光束质量评价的探讨》(刘泽金，中国激光，1998年，第25卷第3期：193～196页)介绍了光束质量β因子及其测量方法；对于CCD探测器器件性能、光学系统面形误差的影响也有一些研究，如《光学器件面形误差对光束质量的影响》(万敏，光学学报，2002年，第22卷第4期：495～500页)、《CCD光电响应非线性特性对激光远场焦斑测量及光束质量计算的影响》(贺元兴，中国激光，2012年，第39卷第4期：0408001)等，这些研究为光束质量β因子测量系统设计开发提供了指导依据，但无法满足光束质量β因子测量系统高精度计量校准的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中缺乏CCD远场法光束质量β因子测量系统校准能力的问题，本实用新型提供一种用于CCD远场法光束质量β因子测量的校准系统，本实用新型的另一个目的是提供一种用于CCD远场法光束质量β因子测量的校准方法。

为实现上述目的本实用新型采用如下技术方案：

一种用于CCD远场法光束质量β因子测量的校准系统，包括前期校准系统和后期校准系统，

所述前期校准系统中平行光源的光经过可变像质装置进入激光干涉仪；

所述后期校准系统中平行光源的光经过可变像质装置进入被校准光束质量β因子测量系统。

在上述技术方案中，所述的可变像质装置包括组合透射像差板、圆环遮拦和固定支座；所述组合透射像差板与圆环遮拦设置在固定支座上，圆环遮拦设置在组合透射像差板与平行光源之间。

在上述技术方案中，所述的组合透射像差板包括若干块透射像差板，组合透射像差板波前畸变对应的光束质量在被校光束质量β因子测量系统校准范围内。

在上述技术方案中，所述的透射像差板包括像差镜、镜框；其中像差镜设置在镜框中。

在上述技术方案中，像差镜的有效口径不小于被校光束质量β因子测量系统使用口径，0°角透射使用；镜框的有效口径与像差镜相同，并具有角度旋转调节机构。

在上述技术方案中，所述的圆环遮拦的外环与内环同心，根据被校光束质量β因子测量系统中心遮拦尺寸的改变对圆环遮拦的外环与内环进行尺寸改变。

在上述技术方案中，所述固定支座具有俯仰角、方位角精密调节功能。

在上述技术方案中，所述的平行光源工作波长与被校光束质量β因子测量系统工作波长相同，输出光束口径不小于被校光束质量β因子测量系统使用口径，输出光束波前畸变PV值小于λ/5。

本实用新型还提供一种用于CCD远场法光束质量β因子测量的校准系统的校准方法，包括以下步骤：

(a)将可变像质装置设置在激光干涉仪出口位置，调节圆环遮拦外圆直径、内圆直径，使圆环遮拦通光口径与被校光束质量β因子测量系统使用口径相同；

(b)启动激光干涉仪，使出射光束以0°角入射到可变像质装置上，并保证出射光束的中心轴与可变像质装置中心轴重合，再由标准平面镜反射，将光束原路返回至激光干涉仪，激光干涉仪需经法定计量单位校准；

(c)根据被校光束质量β因子测量系统所需校准范围，调整可变像质装置组合透射像差板的组合方式或旋转像差镜的角度，确保可变像质装置的波前误差对应的光束质量β因子分布在被校光束质量β因子测量系统的校准范围内；