[发明专利]激光器脉冲能量测量装置、系统和方法

说明书

本发明公开了一种激光器脉冲能量测量装置、系统和方法，该激光器脉冲能量测量装置包括：第一光路组件、第二光路组件和第三光路组件，第二光路组件与第一光路组件构成第一测量光路，第三光路组件与第一光路组件构成第二测量光路。其中，第一光路组件包括：沿第一测量光路或第二测量光路依次设置的第一分束镜和第二分束镜；其中，第一分束镜与第二分束镜构成正交结构。本发明通过对激光器能量测量装置的测量光路的正交设计，在激光器脉冲能量测量的过程中，减小了激光光束的参数变化对测量结果的影响，实现了激光器脉冲能量测量的高精度测量，同时实现了激光器的能量测量闭环反馈，确保了激光器能量输出的稳定性。

技术领域

本发明涉及激光脉冲能量测量技术领域，具体涉及一种激光器脉冲能量测量装置、系统和方法。

背景技术

激光器是现代工业的重要光源，可以用于照明、激光加工、投影显示、光通信、物质分析、测试计量、半导体加工等领域。在实际应用中，无论是连续激光器抑或是脉冲激光器，都要求激光器具有稳定的能量输出，因此激光器内部一般包含激光器脉冲能量测量装置，对激光器输出的激光光束能量实现闭环控制。

现有技术中，激光器能量测量通常包括热电堆法和光电二极管法。例如，利用热电堆传感器，将激光器的光辐射转化为热，利用热电堆传感器的温差效应，来得到入射激光器的能量。因为激光器的能量一般比较大，为了保证热电堆的安全和测量能量的稳定可靠，一般需要在热电堆后面加入热沉，采用风冷或水冷的方式对热电堆进行冷却。另外，还可以采用光电二极管作为探测激光光强的传感器，因为光电二极管对光比较敏感，一般仅限用于低能量、高精度的激光器脉冲能量测量。此外，还有通过在光电二极管前面加入扩散片对入射激光进行匀化，从而减小激光光束的光束质量和不稳定性对能量测量精度的影响，经过匀化的激光光束照射在光电二极管上，再经过放大电路即得到入射激光光束的能量。

为了实现激光器能量的闭环反馈，在激光器的输出端加入分束镜，一部分激光光束会经过反射镜照射在能量测量装置上，经过热电堆或光电二极管测量激光器的实时能量，然后反馈给激光器实现能量闭环反馈。例如，激光光束经过分束镜照射在光电探测器上，即得到入射激光光束的能量，然后反馈到激光器的电源组件，以实现激光器的能量闭环反馈。另外，为了消除分束镜对入射激光光束偏振的敏感性，采用两片正交的分束镜对光束进行采样，反射后的光照在光电二极管上，也可以得到激光器的脉冲能量，然后对激光器的脉冲能量进行闭环反馈。但是，在实际应用过程中，很难实现分束镜的完全正交，因此，激光器能量的测量还会受激光器偏振等参数变化的影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决在激光器脉冲能量测量及其闭环反馈过程中，需要设置分束结构将部分激光光束照射至能量探测器上，而该分束结构容易受到激光光束的参数(如偏振、光束质量和光束指向性等)的变化的影响，无法实现激光器脉冲能量的高精度测量，影响激光器能量输出的稳定性的技术问题，本发明提供了一种激光器脉冲能量测量装置、系统和方法。

(二)技术方案

本发明的一个方面公开了一种激光器脉冲能量测量装置，其中，包括：第一光路组件、第二光路组件和第三光路组件，

第一光路组件用于对激光器出射的激光光束进行多次分束，以产生第一激光光束和第二激光光束；

第二光路组件与第一光路组件构成第一测量光路，用于根据第一激光光束获取第一电信号；以及

第三光路组件与第一光路组件构成第二测量光路，用于根据第二激光光束获取第二电信号。

根据本发明的实施例，其中，第一光路组件包括：沿第一测量光路或第二测量光路依次设置的第一分束镜和第二分束镜，

第一分束镜用于对激光器出射的激光光束进行分束以产生第一反射激光光束；

第二分束镜用于对入射至的第一反射激光光束进行分束以产生第二反射激光光束；