[发明专利]一种测量激光晶体热透镜焦距方法及装置

说明书

本发明公开了一种测量激光晶体热透镜焦距方法及装置，该方法通过获取被测激光器的注入泵浦功率和输出功率，生成输入功率‑输出功率曲线，并根据输入功率‑输出功率曲线计算在注入泵浦功率处的激光晶体处振荡激光的真实束腰半径；然后根据激光器的腔结构参数，通过谐振腔矩阵计算被测激光器的激光晶体热透镜焦距和每个激光晶体热透镜焦距对应的激光晶体处振荡激光的束腰半径，并将激光晶体热透镜焦距作为横坐标，每个激光晶体热透镜焦距对应的激光晶体处振荡激光的束腰半径作为纵坐标绘制目标曲线；最后根据在注入泵浦功率处的激光晶体处振荡激光的真实束腰半径在目标曲线上确定激光晶体热透镜焦距，得到准确较高的激光晶体热透镜焦距。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种测量激光晶体热透镜焦距方法及装置。

背景技术

全固态激光器因其输出激光时兼具低噪声、窄线宽、完美光束质量等特性在量子信息、冷原子物理、精密测量等基础科学研究领域以及激光雷达、激光遥感、卫星通信与导航等军事国防等领域有重要的应用价值，在高质量全固态激光器的制备中，激光晶体的热透镜焦距作为一项重要参数，通过激光谐振腔激光晶体中腔模的空间分布，影响激光晶体处泵浦激光与振荡激光的模式匹配，从而影响激光的输出功率，在激光晶体热透镜效应较为严重时会退化激光器的输出功率和激光光束质量，影响激光器的使用寿命。

目前主要采用以下三种方法测量激光晶体热透镜焦距：(一)采用探针光测量激光晶体热透镜焦距，该方法需要有额外的探测光、光束质量分析仪、波片、分束镜等装置和器件，装置复杂、成本较高且容易引入误差；(二)通过调整泵浦源的电流，利用将辅助脉冲激光器发出脉冲激光垂直射入激光晶体，并在激光晶体外部形成一个聚焦点，计算热透镜焦距，该方法同样需要用到额外的辅助激光；(三)借助电动光学调整架构成光学谐振腔，自动测量固体激光器热透镜焦距，该方法在移动电动光学调整架构时会造成激光谐振腔的微小变化，导致激光晶体热透镜焦距测量存在误差。上述三种测量激光晶体热透镜焦距的方法测量准确性不高，且都不适用于已经完成调试、已经封装好的激光器的激光晶体热透镜焦距的测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题为目前测量激光晶体热透镜焦距的方法需要借助辅助工具且测量准确性不高，因此，本发明提供一种测量激光晶体热透镜焦距方法及装置，不需要改变激光器的结构，只需要一个功率计，便可实现对被测激光器的激光晶体热透镜焦距的测量，装置简单、操作方便、成本低廉且测量准确性较高，适用于正在调试、完成调试和已经封装好的激光器的激光晶体热透镜焦距的测量，尤其适用于基频光激光输入-输出功率曲线呈线性关系的全固态激光器中的激光晶体热透镜焦距的测量。

本发明通过下述技术方案实现：

一种测量激光晶体热透镜焦距方法，包括：

获取被测激光器的注入泵浦功率和对应的激光输出功率，并基于所述注入泵浦功率和所述激光输出功率绘制输入-输出功率曲线；

基于所述输入-输出功率曲线计算得到在注入泵浦功率处的激光晶体处振荡激光的真实束腰半径；

根据被测激光器的腔结构参数，通过谐振腔矩阵计算得到激光晶体热透镜焦距和每个激光晶体热透镜焦距对应的激光晶体处振荡激光的真实束腰半径，绘制目标曲线；

基于所述在注入泵浦功率处的激光晶体处振荡激光的真实束腰半径，通过目标曲线得到两个对应的激光晶体热透镜焦距作为两个待确定激光晶体热透镜焦距；

计算注入泵浦功率时对应的激光晶体热透镜焦距与两个待确定激光晶体热透镜焦距的差值绝对值，并将差值绝对值较小的待确定激光晶体热透镜焦距作为激光晶体热透镜的实际焦距。

进一步地，所述基于所述输入-输出功率曲线计算得到在注入泵浦功率处的激光晶体处振荡激光的真实束腰半径，包括：

基于所述输入-输出功率曲线计算激光斜效率；