[发明专利]同轴检测光正入射获得干涉图像的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种同轴检测光正入射获得干涉图像的装置，将同轴激光束与干涉检测技术结合，实时且同时检测激光晶体的温度场（热焦距）、掺杂分布、端面平行度等多项参数，属于激光检测技术领域。

背景技术

20世纪90年代，固体激光器的发展进入全新的阶段，即全固态激光技术时期，诞生了全固态激光器。激光晶体是全固态激光器的核心，其对激光器谐振腔的稳定性、出射光束质量、激光效率等有直接的影响，这些影响主要来自激光晶体的内部热效应。所谓内部热效应就是在激光晶体内部出现温度分布，形成温度场，导致晶体棒各处晶体材料折射率不同，晶体棒产生热焦距，即所谓热效应，此时晶体棒成为一个热透镜。通过该热透镜的热焦距能够反视激光晶体的内部热效应。热焦距测量成为一个技术问题。与此有关的一种方案由一篇题为“干涉条纹法测量LD端面泵浦Nd:YAG热透镜焦距”的文章所公开。其方案如下，He-Ne激光器1的出射光作为参考光以小角度倾斜入射Nd:YAG晶体2的前端面，Nd:YAG晶体2的掺杂浓度为1.1%；30W带微透镜的激光二极管3发出泵浦光，其远场发散角在水平方向为6度，在垂直方向为0.3度，泵浦光经柱面透镜4后在水平方向得以汇聚，获得较高功率密度，之后泵浦Nd:YAG晶体2的后端面，使得参考光在Nd:YAG晶体2的前、后端面反射的两束光发生干涉，从接收屏5观察参考光在前、后端面反射形成的干涉条纹。由于温度变化是产生热效应的直接原因，热效应会引起激光晶体折射率的变化，而晶体折射率的变化会使光束在传播过程中发生光程改变，进而引起到干涉条纹图像的变化。所以，能够从干涉条纹获得热透镜的热焦距。整个系统采用冷水循环冷却，根据测量需要设定水温，误差为±0.5。

所述测量方法存在以下不足：其一，以小角度倾斜入射的参考光未能遍布激光晶体的整个孔径，因此，该方法只能检测激光晶体局部的热效应；其二，该方法不具有晶体棒轴对称性，因此，不能确定激光晶体具体空间位置的温度分布。另外，激光晶体掺杂分布、端面平行度也是重要参数，而该方法却不能检测这些参数。

发明内容

为了克服现有技术的不足，能够检测激光晶体整体热效应，并确定其具体的空间位置温度分布，同时还能够检测激光晶体掺杂分布和端面平行度，我们发明了一种同轴检测光正入射获得干涉图像的装置。

本发明之同轴检测光正入射获得干涉图像的装置如图2所示，包括检测光光源6和干涉条纹图像接收装置，其特征在于，前圆周透镜7与后圆锥透镜8二者同轴且圆锥顶角相对，前圆锥透镜7的底面朝向检测光光源6，前圆锥透镜7及后圆锥透镜8均沿圆锥轴线开通孔，检测光入射轴线与该通孔轴线同轴；光阑9位于在后圆锥透镜8底面上，光阑9的通光孔轴线与所述通孔轴线同轴；在后圆锥透镜8底面一侧的光路上与检测光入射轴线成45°角安置前平面镜10，后平面镜11与前平面镜10平行，过二者几何中心的轴线与检测光入射轴线垂直；前平面镜内镜面a及后平面镜内镜面c膜系对检测光具有高反射率、对于泵浦光和振荡激光具有高透射率，前平面镜外镜面b及后平面镜外镜面d膜系对于泵浦光和振荡激光具有高透射率；检测光出射轴线与检测光入射轴线平行且过后平面镜11几何中心；正透镜12位于检测光出射光路上，正透镜12光轴与检测光出射轴线同轴；干涉条纹图像接收装置为CCD摄像机13，CCD摄像机13感光面位于正透镜12成像焦平面上。

本发明之同轴检测光正入射获得干涉图像的装置其技术效果如下。

来自检测光光源6的准直检测光入射前圆锥透镜7底面，此时检测光分两路传播。如图2所示，检测光的中心部分直接通过前圆锥透镜7及后圆锥透镜8的通孔以及光阑9的通光孔出射，成为一束实心光束。通过调节光阑9调整该实心光束的外径。检测光的周边部分先由前圆锥透镜7的锥面折射，汇聚后发散形成锥筒状空心光束，再经过后圆锥透镜8的锥面折射，所述的锥筒状空心光束变为一束平行的柱筒状空心光束自后圆锥透镜8底面出射。通过调节圆锥透镜7及后圆锥透镜8之间的距离调整所述柱筒状空心光束的内径。实心光束、柱筒状空心光束同轴，作为同轴检测光先由前平面镜内镜面a反射，再由后平面镜内镜面c反射，最后由正透镜12成像到CCD摄像机13感光面上。

激光晶体14位于由全反射镜15、输出耦合镜16构成的谐振腔中的谐振光路上，如图3所示，泵浦光光源17位于全反射镜15外侧，泵浦光与振荡激光同轴。本发明之装置中的前平面镜10、后平面镜11位于谐振腔中，激光晶体14位于前平面镜10、后平面镜11之间，激光晶体14轴线与过前平面镜10、后平面镜11二者几何中心的轴线同轴。