[发明专利]一种在线实时测量激光晶体热透镜焦距的方法与装置

说明书

本发明公开了一种在线实时测量激光晶体热透镜焦距的方法与装置包括如下步骤：通过一激发光源发射一束激发激光，激光穿过被测激光晶体，在被测激光晶体中产生热透镜；通过一测试激光发射源一束测试激光，该测试激光穿过被测激光晶体；在被测激光晶体与测试光源之间设置具有中心孔的衍射屏，测试激光穿过衍射屏中心孔入射到激光晶体；测试激光经激光晶体反射后再返回到衍射屏上，获得亮暗相间的衍射图样；根据衍射图样计算晶体热透镜焦距。本发明采用上述方法技术方案具有以下技术效果，能够用于在线实时测量侧面泵浦与端面泵浦激光器中激光晶体热透镜焦距，这将为控制晶体热效应以及激光器研制提供科学依据。

技术领域

本发明涉及一种固态激光器中激光晶体的热透镜效应在线实时测量的方法与装置。

背景技术

通常情况下，如图1所示（以侧面泵浦为例），固体激光器在运转过程中，晶体吸收的泵浦光能量除小部分转化为激光输出外，大部分将转化成热并沉积在晶体内，使晶体温度明显升高而形成温度梯度。

如图2所示，温度梯度的产生将改变晶体的折射率分布，使其变成类透镜介质，此时光束再通过晶体时就会发生聚焦，这种现象被称为晶体的热透镜效应。晶体热效应的存在将严重影响激光器的整体输出性能，如：谐振腔的稳定性、腔模尺寸、模式耦合效率、输出光束质量等，因此，如何消除或减小晶体热透镜效应已经成为激光器研制领域亟待解决的重要课题之一。

测量激光晶体热透镜焦距是研究晶体热效应最有效的一种方法。目前，针对不同结构的激光器已经发展了许多种测量晶体热透镜焦距的方法：

1）对于侧面泵浦激光器报道比较多的是探测光测量法，该方法原理比较简单，但是，由于探测光与振荡激光波长不等，晶体热效应对它们的波相差不同，且在实验中很难精确确定探测光的焦点位置。另外，该方法不适用于端面泵浦固体激光器。

2）对于端面泵浦激光器，测量热透镜焦距的方法比较多。其中，横模拍频法和CCD照相法装置比较复杂；非稳腔法装置简单，但它不能直接测量激光运转时晶体的热透镜焦距；狭缝扫描法装置也比较简单，但理论相对复杂，需测量大量数据拟合获得热透镜焦距。因此，激光晶体热焦距测量仍是激光器研制领域一个重要研究课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上问题，提供一种在线实时测量激光晶体热透镜焦距的方法，该方法能够简单、高效的在线实时测量侧面泵浦与端面泵浦激光器中激光晶体的热透镜焦距。

本发明还提供了一种用于在线实时测量侧面泵浦与端面泵浦激光器中激光晶体热透镜焦距的装置，该装置结构简单、操作方便、应用范围广。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种在线实时测量激光晶体热透镜焦距的方法，包括如下步骤：

a、通过一激发光源发射一束激发激光，激光穿过被测激光晶体，在被测激光晶体中产生热透镜；

b、通过一测试激光发射源一束测试激光，该测试激光穿过被测激光晶体；

c、在被测激光晶体与测试光源之间设置具有中心孔的衍射屏，测试激光穿过衍射屏中心孔入射到激光晶体；

d、测试激光经激光晶体反射后再返回到衍射屏上，获得亮暗相间的衍射图样；

e、根据衍射图样计算晶体热透镜焦距。

以下是本发明的进一步改进：

所述激发光源为泵浦激光器。

进一步改进：

测试激光发射源为He-Ne激光器。

进一步改进：

测试激光与激发激光入射方向相反。

进一步改进：