[发明专利]晶体热透镜焦距的测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种测量晶体热透镜焦距的装置及方法，该测量装置主要包括准直光源、待测激光晶体、焦距已知的正透镜、剪切干涉仪。将具有热透镜效应的待测激光晶体和焦距已知的正透镜形成一个透镜组，移动正透镜的位置使透镜组成为望远镜系统，测量此时激光晶体到正透镜的距离，将其值减去正透镜的焦距即为所测晶体热透镜焦距。本发明装置结构简单，易于操作，可实现激光晶体不同方向的热透镜焦距测量，同时可对不同泵浦功率下激光晶体热透镜焦距实时在线测量。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是晶体热透镜焦距的测量装置及其测量方法。

背景技术

激光晶体因吸收了泵浦辐射而发热，而散热又要求对其表面进行冷却，这两者使晶体内部产生不均匀的温度分布。由于温度改变使晶体折射率发生变化，产生热透镜效应，激光束通过晶体之后产生畸变，进而导致光束质量和转换效率的下降。为了消除晶体热透镜带来的影响，在激光器的设计、生产过程中，工程技术人员通常会使用透镜或是柱面镜对晶体热透镜进行补偿。晶体热透镜与补偿镜的配合直接影响到补偿效果的好坏，因此在补偿之前，测量晶体热透镜焦距具有重要的意义。

由于晶体热透镜焦距与吸收泵浦辐射功率相关，不同泵浦功率下，其热透镜焦距不同。在相同泵浦功率，不同方向散热效果不一致也将带来不同方向的晶体热透镜焦距不一致。因此，为了达到较好的补偿效果，需对不同泵浦功率下的激光晶体热透镜焦距进行实时在线测量以及相同泵浦功率下不同方向激光晶体热透镜焦距进行测量。

为了测量晶体热透镜焦距，过往的专家学者提出过很多不同的方法。利用CCD直接测量激光经过晶体后最小点的位置从而得出晶体热透镜焦距，该方法操作简单结果直观明了，但是在焦距较小的时候可能会存在CCD测量空间不够的情况，同时此方法不适合对晶体热透镜焦距为负的情况进行测量。采用平平腔测量晶体热透镜焦距的方法中，通过监测激光输出功率变化获得特定泵浦功率下的热透镜焦距，此方法可以对不同泵浦功率下晶体热透镜焦距进行测量，但是操作复杂，且不能测出晶体热透镜各个方向的差异。专利号为ZL201410388115.2，发明名称为“一种激光棒热透镜测量装置的测量方法”，通过对比探测到晶体未泵浦以及吸收泵浦后的激光功率来反演出晶体热透镜焦距，此方法无需移动光学元件，操作方便，但所测晶体泵浦方式局限于侧面泵浦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单，易于操作的晶体热透镜焦距测量装置，重点在于解决晶体热透镜焦距较小以及晶体热透镜焦距为负情况下测量比较困难的问题。

本发明的核心思想在于，将具有热透镜效应的激光晶体和焦距已知的正透镜形成一个透镜组合，移动正透镜的位置通过观察剪切干涉仪的干涉条纹来判断透镜组合成为望远镜系统，将此时测量到的激光晶体到正透镜的距离减去正透镜的焦距即为晶体热透镜焦距。

本发明的技术解决方案如下：

一方面，本发明提供一种晶体热透镜焦距的测量装置，包括：准直光源和剪切干涉仪；其特点在于，还包括焦距已知的正透镜，沿准直光源的输出光束方向依次放置待测激光晶体、正透镜和剪切干涉仪，且所述的待测激光晶体的热透镜与正透镜形成望远镜系统，所述的准直光源发出的准直光束经过待测激光晶体会聚或者发散后，经过所述的正透镜进入所述的剪切干涉仪产生干涉条纹，且干涉条纹与剪切方向平行。

所述准直光源其作用在于提供准直激光以供后续测量光路使用。

所述待测激光晶体为吸收泵浦辐射后具有热透镜效应的晶体，泵浦方式为端面泵浦或者侧面泵浦。

所述焦距已知的正透镜其作用在于将经过待测激光晶体后发散或者会聚的激光进行准直。当待测激光晶体热透镜焦距为正时，正透镜焦距不做特殊要求，一般接近或者大于待测激光晶体热透镜焦距即可。当待测激光晶体热透镜焦距为负时，正透镜焦距需大于待测激光晶体热透镜焦距的绝对值。