利用光束质量分析仪测量M^2因子

激光光束质量是激光器的一个重要技术指标,激光光束质量因子是反映激光光束质量的重要参数。介绍了一种利用光束质量分析仪来精确测量激光光束质量因子的方法,通过透镜将激光束进行聚焦变换,在透镜后方得到腰斑远场变化,利用光束质量分析仪,沿光轴等间隔测量不同位置的束宽,然后采用双曲线拟合来确定激光光束束腰的大小和位置,从而计算出被测激光光束的质量因子。实验数据采用三点法处理,进行二项式拟合,得出了拟合双曲线的参数,通过计算得到了所测激光的质量因子。用透镜焦点处的实测束宽对拟合值进行验证,结果近似,说明测量的结果是可靠的。利用光束质量分析仪的专业性和高精度,能准确测量出计算光束质量因子所需的参数,比常用的CCD测量方法更精确和便捷,能够很好地得出实验所用激光器的质量。

测量激光光束抖动的图像技术

激光器的一个重要特点是指向性好,因而指向稳定性是激光器的重要指标之一。当前采用高速CCD器件和图像处理技术在普通实验室就可以进行指向稳定性的精密测量。测量了连续HeNe激光器和YAG脉冲激光器自身的光束抖动,前者的光束指向方差小于6μrad,后者达到22μrad。

基于超高斯函数的光纤耦合半导体激光器输出光束横向光强分布研究

本研究基于超高斯分布的数学模型,对光纤耦合半导体激光器在泵浦功率为5~50 W时的输出光束的横向光强分布进行研究。采用CCD型光斑分析仪对试验进行测量,同时借助数据分析软件将采集到的试验数据与超高斯函数进行拟合对比分析。试验结果显示,当泵浦功率小于5 W时,光强分布曲线与k为1的高斯型分布曲线相吻合;当泵浦功率大于10 W时,光强分布曲线与k为1.5的超高斯分布曲线相吻合。试验证明,用超高斯分布模型来描述光纤耦合半导体激光器在实际运行中大功率泵浦光的光强分布,比高斯分布模型更符合实际的光强分布。

用于远距离测速的光纤准直器研究

为了在空气炮内弹道测速中提高光纤准直器的工作距离,对光纤准直器结构进行改进,以实现远距离探测。列举了几种常见的准直透镜。从高斯光束原理以及可实现光学探测工作距离的角度出发,在C-LENS透镜原理基础上,提出了直径为16 mm的空气炮弹丸测速装置,并设计了长距离光纤准直器。在ZEMAX软件中对准直器进行仿真,利用优化函数求出透镜最大工作距离,并通过光束质量分析仪检测准直器性能指标。仿真结果进一步验证了准直器的可行性。通过在导轨上进行长距离返回光耦合效率试验,证明了该设计基本满足10~1 500 mm的探测要求,为光纤准直器的长距离测量提供了技术参考。

光学镜面颗粒污染对激光散射特性影响的实验研究

为了研究污染颗粒对光学系统镜面散射的影响,将光学镜面暴露在室内,得到三种不同污染程度的镜面,利用电子显微镜表征三种污染镜面的颗粒分布。使用光束质量分析仪采集洁净镜面和三种不同颗粒污染镜面的镜向散斑图像,结合双向反射分布函数(BRDF)对其从水平和垂直方向进行分析。研究结果表明,不同入射角下,颗粒污染镜面的镜向BRDF值都在同一个数量级;从水平和垂直方向分析,颗粒尺寸越大,颗粒数量越多,镜向BRDF的中心变化较小,边缘起伏较大,镜面散射越严重。