[发明专利]一种大口径激光玻璃包边剩余反射的测量装置及方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及激光增益介质测量技术领域，具体是一种大口径激光玻璃包边剩余反射的测量装置及方法。

 

背景技术

激光增益介质广泛应用于各类固体激光器中，并成为高功率和高能量激光器的主要激光材料。激光增益介质一般是一种以玻璃为基质的固体激光材料。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。

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。

目前已有的针对大口径激光玻璃包边剩余反射的测量方法（见CN102768202A），一方面无法对大口径激光玻璃进行精密的定位和复位，这样就使得测量结果中引入了误差；另一方面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，这样就无法对大口径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大口径激光玻璃包边剩余反射的测量装置及方法，以解决在大口径激光玻璃包边剩余反射测量过程中无法对样本进行精密的定位和复位以及无法进行多角度和多点测量的问题。

本发明的技术方案为：

一种大口径激光玻璃包边剩余反射的测量装置，包括激光玻璃样本、激光发射器和剩余反射探测器，所述激光发射器设置在激光玻璃样本的入射光路上，所述剩余反射探测器设置在激光玻璃样本的出射光路上，该测量装置还包括精密定位和复位测量系统，所述精密定位和复位测量系统由视觉定位系统和位移传感器组成，用于对包边前后的激光玻璃样本进行定位和复位；所述激光玻璃样本固定在多自由度精密运动机构上，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。

所述的大口径激光玻璃包边剩余反射的测量装置，所述视觉定位系统包括CCD相机、成像镜头、照明光源和标定板；所述CCD相机、成像镜头、照明光源位于激光玻璃样本的同一侧，并沿着激光玻璃样本表面的法线方向对准激光玻璃样本的直角边，所述标定板位于激光玻璃样本的另一侧。

所述的大口径激光玻璃包边剩余反射的测量装置，所述位移传感器的数量为三个，分别位于激光玻璃样本的三个角上。

所述的大口径激光玻璃包边剩余反射的测量装置，所述多自由度精密运动机构具有六个空间自由度，分别是上下位移、前后位移、左右位移、俯仰调整、偏摆调整和旋转调整；所述激光发射器运动机构和剩余反射探测器运动机构均具有五个空间自由度，分别是上下位移、前后位移、左右位移、俯仰调整和偏摆调整。

所述的大口径激光玻璃包边剩余反射的测量装置，该测量装置还包括数据处理系统，所述数据处理系统的输入端与激光发射器、剩余反射探测器以及精密定位和复位测量系统的输出端连接，所述数据处理系统的输出端与激光发射器运动机构、剩余反射探测器运动机构以及多自由度精密运动机构的输入端连接。

一种大口径激光玻璃包边剩余反射的测量方法，包括以下步骤：

（1）将包边前的激光玻璃样本固定在多自由度精密运动机构上，调节多自由度精密运动机构，使位于激光玻璃样本三个角上的位移传感器输出信号相等且为零，获得激光玻璃样本的四个直角边在空间的固定参考系上成的像，计算出激光玻璃样本的中心位置坐标；

（2）调节激光发射器运动机构，激光发射器以某一空间坐标将光强值为E1的测量激光束入射到激光玻璃样本上，测量激光束进入激光玻璃样本内部，经待包边界面反射后出射；

（3）采用折射和反射定律计算得到剩余反射探测器的空间坐标，剩余反射探测器运动机构根据该空间坐标进行自动调整，使从激光玻璃样本出射的测量激光束完全被剩余反射探测器接收，获得剩余反射探测器所探测的剩余反射测量激光束的光强值E2；

（4）改变激光发射器的空间坐标，重复步骤（2）、（3），以测量不同入射角度和不同位置点的包边剩余反射；