[发明专利]基于双光栅剪切干涉的一体化激光材料热效应测量装置

说明书

本发明公开了一种基于双光栅剪切干涉的一体化激光材料热效应测量装置，光纤激光器出射标准球面波，经准直物镜产生标准平面波前，被测激光材料放置于两平面反射镜之间，标准平面波前依次经两平面反射镜反射，方向发生180°改变，标准平面波前经过被测激光材料后携带被测激光材料的热效应信息，由分光镜分为两束，一束为热效应焦距参数测量光束，进入热效应焦距参数测量模块，进行热效应焦距参数测量，另一束为波像差参数测量光束，进入波像差参数测量模块，进行波像差参数测量。本发明基于双光栅剪切干涉技术，具有光轴辅助调节功能，系统结构简单、操作方便、测量精度高，可实现等效焦距和等效波像差的同步测量。

技术领域

本发明属于激光材料热效应测量技术领域，涉及一种基于双光栅剪切干涉的一体化激光材料热效应测量装置，基于双光栅剪切干涉技术，可用于激光材料热效应参数等效热焦距和等效波像差的同步测量。

背景技术

高能固体激光器的功率的提高是一个与“热”抗争的过程，激光材料的热效应不仅造成激光输出功率无法提高，而且会导致激光光束质量下降、激光材料炸裂等情况出现。为尽可能消除激光材料热效应的影响，为新材料、新工艺、新工程技术的研究提供数据支撑及性能评价标准，激光材料热效应参数被提出用于评估激光材料热效应，主要包括等效热焦距参数和波像差参数。二者为激光材料温度梯度产生的热透镜效应、热应力双折射产生热透镜效应和端面形变产生热透镜效应的综合体现，对二者的精确测量将对激光器功率的进一步提高提供支持。

目前激光材料热效应参数的测量方法主要包括：干涉仪测量法、基于波前传感器测量法、双光栅横向剪切干涉测量法、曲率光栅波前传感器测量法。这些测量方法普遍存在测量参数单一、测量系统操作复杂、测量精度相对较低等问题，其中干涉仪测量法采用干涉仪结合平面反射镜，可对热效应波像差提供精确测量，但由于干涉仪测焦距范围较小，无法精确测量热焦距参数；基于波前传感器测量法可同时测量热焦距参数和波像差参数，但由于采用拟合的方式测量波前曲率对波像差参数测量范围和测量精度均有限；曲率光栅波前传感器测量法可对热焦距参数精确测量，但受测量原理限制无法实现波像差参数的高精度测量。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种基于双光栅剪切干涉的一体化激光材料热效应测量装置，实现等效焦距和等效波像差的同步测量。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于双光栅剪切干涉的一体化激光材料热效应测量装置，其包括：光纤激光器1、准直物镜2、第一平面反射镜3、第二平面反射镜5、第一分光镜6、热效应焦距参数测量模块和波像差参数测量模块；光纤激光器1出射标准球面波，经准直物镜2后产生标准平面波前，被测激光材料4放置于第一平面反射镜3和第二平面反射镜5之间，标准平面波前依次经第一平面反射镜3和第二平面反射镜5反射，方向发生180°改变，标准平面波前经过被测激光材料4后携带被测激光材料4的热效应信息，由第一分光镜6分为两束，一束为热效应焦距参数测量光束，进入热效应焦距参数测量模块，进行热效应焦距参数测量，另一束为波像差参数测量光束，进入波像差参数测量模块，进行波像差参数测量。

其中，所述热效应焦距参数测量模块包括同轴布置的主尺光栅7、基尺光栅8、第一成像屏9和第一CCD传感器10，光栅衍射的各级次波面在第一成像屏9上形成第一干涉条纹，第一CCD传感器10采集第一干涉条纹传输给计算机21，计算机采集第一干涉条纹计算被测激光材料4等效热焦距。