一種激光光斑寬度測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及激光光斑寬度方法，特別是一種激光光斑寬度測量裝置。適用于對光強空間分布近似為高斯型的激光光束進行測量，例如基模高斯光束，或者以基模為主的組合模激光光束。
【背景技術】
[0002]眾所周知，光束質量是描述激光器綜合性能的一個重要方面，通常采用光斑寬度、發散角、光束質量因子等參數來描述光束質量，較小的發散角與激光光束質量因子表征了一個激光器具有很好的空間準直特性。實際中，一般在多個位置對激光光斑寬度進行測量，通過分析計算獲得發散角與激光光束質量因子等參數。考慮到各類激光器應用場合的不同，通常的激光光斑寬度一般會在0.1mm — 1mm之間。根據最新研究報道，目前世界上最小的激光光斑寬度已經到了 nm級別；同時，如此細小激光光束的出現也給實際激光光束質量的測量問題帶來挑戰。
[0003]在激光光斑寬度的測量方面，研究人員通常刀口儀的方法進行手工測量或是采用光束質量分析儀器對光束質量進行分析。對于手工測量，其測量過程比較麻煩，測量結果的重復性較差，刀口儀自身調節精度、探測元器件的響應精度，以及操作人員的認為因素均會對測量結果產生很大影響。
[0004]目前的光束質量分析儀器測量光斑寬度時，通常僅采用伺服步進電機驅動刀口的方式，對激光光斑進行掃描測量，其測試精度只能達到ym級別，其最小光束寬度的測量范圍也僅為幾十μ m左右，無法實現對極細激光光束空間特性的有效測量。
[0005]而受制于機械轉動系統加工精度的工藝水平，也將對激光光束寬度的測量誤差產生很大影響。值得注意的是，在空間位移的精確測量方面，莫爾條紋測距方法具很大的優勢，其測量范圍可達1000mm，測量精度可達lnm。可以想象，將莫爾條紋測距方法引入到激光光束質量的測量當中，將會解決極細光束的測量問題，使得激光光束質量的快速、自動化、高精度測量成為可能。

【發明內容】

[0006]本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種激光光斑寬度測量裝置，其操作簡便、實用性強，能夠對激光光斑進行快速、自動、高精度測量，并具有測量范圍寬的優點，解決了極細激光光斑寬度的自動測量問題。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:一種激光光斑寬度測量裝置，其特征是:至少包括一個被測量的激光器，激光器通過光學單元將激光器的輸出光分成兩束，光學單元分出的第一束平行光束照射在功率探測器；光學單元分出的第二束平行光束照射在標尺光柵和指示光柵構成的莫爾條紋產生器輸入面上，莫爾條紋產生器輸出端有光電檢測單元，指示光柵固定在機械掃描器上；在機械掃描器上安裝有刀口 ；所述的光學單元包括半透半反鏡，一個全反鏡和擴束鏡；激光器通過半透半反鏡形成反射光輸出和透射光輸出，反射光輸出和透射光輸出互成夾角，反射光輸出再次通過全反鏡進行全反射后，使透射光輸出形成第一束平行光束，使反射光形成第二束平行光束；第二束平行光束經擴束鏡后照射在莫爾條紋產生器輸入面；第一束平行光束照射在功率探測器窗口上。
[0008]所述的機械掃描器包括導軌、滑塊、絲杠、伺服步進電機、導軌座；導軌沿導軌座長度方向平行固定；絲杠由左右固定架固定在導軌座上；絲杠通過絲扣套接滑塊；絲杠一端與伺服步進電機同軸連接；伺服步進電機工作時，帶動絲杠轉動；絲扣套接的滑塊沿絲杠左右移動。
[0009]所述的導軌座一端固定指示光柵，滑塊一端固定標尺光柵；標尺光柵與指示光柵平行，標尺光柵和指示光柵的光柵形成夾角，滑塊在伺服步進電機工作時移動，使通過標尺光柵與指示光柵的第二束平行光束經擴束鏡后照射在莫爾條紋產生器輸入面上。
[0010]所述光電檢測單元包括光功率探測器、光電池組；所述功率探測器為熱釋電探測器，在熱釋電探測器前端有刀口，通過刀口在熱釋電探測器前移動遮擋。
[0011]所述光電池組個數按2的整數倍分布在包括一個明暗周期的莫爾條紋內。
[0012]本實用新型與現有技術相比具有以下優點:
[0013]1.在激光光斑寬度的測量方面，與傳統手工測量方式相比，本實用新型采用電機驅動的導軌滑臺實現測量刀口的移動控制，具有快速、自動化測量的優點，同時保證測量結果具有很好可重復性。
[0014]2.與現有的激光光斑寬度測量儀器相比，本實用新型將莫爾條紋測距原理應用在激光光束質量的測量當中，是通過光電池組的反饋電流獲得刀口的移動距離，避免了傳統機械結構加工誤差在自動測量過程中帶來的影響。
[0015]3.與現有的激光光斑寬度測量儀器相比，本實用新型采用光柵對結構，以及莫爾條紋細分技術對刀口的移動位移進行精密測量，其激光光斑測量精度最優可達Inm量級；同時，也將光斑寬度的測量范圍精細到μ m量級，解決了極細型激光光斑寬度的自動測量問題。
[0016]4.本實用新型采用大面積、快速響應光電池作為功率探測器進行自動測量，很容易實現測量光路的對準問題，并具有操作簡便、實用性強等優點，便于推廣使用。
[0017]綜上所述，本實用新型方案結構簡單、操作方便、具有快速、自動化測量的優點，具有精確的測量精度、可實現對極細光斑寬度的測量分析。
[0018]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型實施例結構示意原理圖。
[0020]圖2為圖1的機械掃描器。
[0021]附圖標記說明:1 一激光器；2—光學單兀；2_1—半透半反鏡；2_2—全反鏡；2_3—擴束鏡；3—機械掃描器；3_1—導軌；3_2—滑塊；3_3—絲杠；3_4—伺服步進電機；3_5—刀口 ；3_6—標尺光極；3_7—指不光棚.；4一光電檢測單兀；4_1 一功率探測器；4_2—光電池組；莫爾條紋一4-3 ;5—控制處理單元。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，一種激光光束質量因子測量裝置，其特征是:至少包括一個被測量的激光器I，激光器I通過光學單兀2將激光器I的輸出光分成兩束，光學單兀2分出的第一束平行光束照射在功率探測器4-1 ;光學單元2分出的第二束平行光束照射在標尺光柵3-6和指示光柵3-7構成的莫爾條紋產生器輸入面上，莫爾條紋產生器輸出端有光電檢測單元，指示光柵3-7固定在機械掃描器上；在機械掃描器3上安裝有刀口 3-5 ;機械掃描器在控制單元控制下帶動指示光柵3-7和刀口 3-5同步移動；使刀口 3-5的邊沿開始部分遮攔功率探測器4-1接收光窗口，功率探測器4-1獲得的激光輸出功率將逐漸減小或逐漸變大，當功率探測器4-1測量激光輸出功率達到最大功率的86%時，光電檢測單元通過檢測莫爾條紋產生器的莫爾條紋獲得刀口 3-5移動的初始位置；隨著刀口 3-5繼續移動，當功率探測器4-1測量激光輸出功率達到最大功率的14%時，光電檢測單元獲得刀口 3-5移動的結束位置；控制處理單元依據初始位置、結束位置及光電檢測單元檢測的莫爾條紋數，得到激光器I在不同位置的寬度。
[0023]所述的光學單元2包括半透半反鏡2-1，一個全反鏡2-2和擴束鏡2_3 ;激光器I通過半透半反鏡2-1形成反射光輸出和透射光輸出，反射光輸出和透射光輸出互成夾角，反射光輸出再次通過全反鏡2-2進行全反射后，使透射光