[发明专利]一种激光功率检测装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种激光功率检测装置及其测量方法。所述激光功率检测装置包括基座、光学元件和光纤微结构光谱测试系统。所述光学元件包括平凸柱面透镜和光纤微结构。所述基座包括：固定平凸柱面透镜的镜架，固定光纤的光纤夹具，调整控制光纤位置和角度的三维手动平台，连接镜架、光纤夹具和三维手动平台的基板。所述光纤微结构光谱测试系统包括：光谱分析仪及信号光源。测量方法是利用平凸柱面透镜将激光光束聚焦到光纤微结构上，激光辐照会改变布拉格光栅的有效折射率，使布拉格光栅的中心波长发生漂移，通过观测中心波长的漂移量可以得到激光的功率值。与光电式光功率检测装置相比，本发明具有可测任意波长激光功率、测量精度高和可实现微区检测等优点。

技术领域

本发明涉及光电检测领域，尤其涉及一种激光功率检测装置及其测量方法。

背景技术

激光在信息光电子技术、激光医疗与光子生物学、激光加工、激光检测与计量、激光全息、激光光谱技术等科学发展和技术应用方面具有巨大的应用前景。对激光功率的精准测量在激光技术应用中是至关重要的。传统的激光功率检测装置利用光电或光热电转换系统实现，结构复杂，并对激光波长具有选择性，测量精度较低。因此，设计研究结构简单、体积小、精度高、可测量任意波长激光的功率检测装置具有重要意义。

光纤光栅传感具有结构紧凑、抗电磁干扰和抗极化能力强、多路复用、可分布测量、易于构建传感网络等优点，被广泛应用于折射率、温度、应变等物理参量的检测领域。本发明实现将光纤光栅用于激光光功率检测，该发明具有可测任意波长激光功率、测量精度高和可实现微区检测等优点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本发明提供一种激光功率检测装置及其测量方法，能够精确的测量任意波长激光功率。

(二)技术方案

基于上述的技术问题，本发明提供一种激光功率检测装置，基于激光辐照光纤微结构时材料折射率发生改变，引起光纤微结构光谱特性改变的原理检测激光强度。装置包括基座、光学元件和光纤微结构光谱测试系统。所述光学元件包括平凸柱面透镜和光纤微结构。所述基座包括：固定平凸柱面透镜的镜架，固定光纤的光纤夹具，调整控制光纤位置和角度的三维手动平台，连接镜架、光纤夹具和三维手动平台的基板。所述光纤微结构光谱测试系统包括：光谱分析仪及信号光源。

进一步的，所述平凸柱面透镜和光纤微结构的距离应等于平凸柱面透镜的焦距。

进一步的，平凸柱面透镜中心线与光纤轴线平行且二者高度一致。

进一步的，三维手动平台由旋转台、升降台和平移台组成，平移台的位移方向与光纤轴线平行。

优选地，光纤微结构可以是长周期光纤光栅、光纤布拉格光栅和光纤马赫增德尔干涉仪等各类型结构。

优选地，光纤可以是单模光纤、多模光纤、保偏光纤等类型光纤。

优选地，光纤材料可以是石英、塑料、蓝宝石等材料。

本发明公开了一种激光功率的测量方法，所述测量方法包括以下步骤：

S1、将光纤任一端头通过3dB耦合器分别与信号光源和光谱分析仪连接，并将另一端头用光纤切割刀切平，用光谱分析仪记录此时无激光照射的光纤微结构的中心波长；

S2、将平凸柱面透镜放在镜架上，打开激光并调整三维手动平台使激光与柱面透镜在同一水平高度且垂直柱面透镜轴线入射；

S3、光纤微结构固定在夹具上，并调节其与平凸柱面透镜的相对位置，使其位于平凸柱面透镜的焦点处且光纤轴线与平凸柱面透镜的轴等高平行；

S4、通过光谱分析仪记录激光照射后的光纤微结构的中心波长；

S5、根据绘制的被测激光功率与光纤微结构的中心波长的拟合曲线得到被测激光的功率值。