一种激光器的光束发散角测量装置论文和设计-王志源

全文摘要

本实用新型实施例提供一种激光器的光束发散角测量装置，该装置包括系统平台，所述系统平台上表面沿长度方向依次安装有光纤调节装置、孔径光阑和激光功率计。该装置采用孔径光阑限制激光光束的直径，激光功率计检测通过孔径光阑的激光束的功率P1。调节光纤端面与孔径光阑的距离同时观测激光功率计读数；激光功率计读数达到功率P1的95％，停止调节孔径光阑，此时测量孔径光阑与光纤端面间距L以及孔径光阑直径D，进而计算得到激光束的光束发散角。与传统光束质量分析仪无法测试光束发散角过大的激光束相比，本实用新型提供的激光器的光束发散角测量装置简单易行，在激光束的光束发散角较大时也能够实现光束发散角的测量。

主设计要求

1.一种激光器的光束发散角测量装置，其特征在于，包括系统平台，所述系统平台上表面沿长度方向依次安装有光纤调节装置、孔径光阑和激光功率计；所述光纤调节装置用于承载光纤以及调整光纤端面与孔径光阑的距离，所述孔径光阑用于限制激光光束的直径，所述激光功率计用于检测通过孔径光阑的激光束的功率。

设计方案

1.一种激光器的光束发散角测量装置，其特征在于，包括系统平台，所述系统平台上表面沿长度方向依次安装有光纤调节装置、孔径光阑和激光功率计；

所述光纤调节装置用于承载光纤以及调整光纤端面与孔径光阑的距离，所述孔径光阑用于限制激光光束的直径，所述激光功率计用于检测通过孔径光阑的激光束的功率。

2.根据权利要求1所述的激光器的光束发散角测量装置，其特征在于，所述装置还包括孔径光阑运动平台，所述孔径光阑通过支撑杆固定连接在孔径光阑运动平台的上端面，所述孔径光阑运动平台的下端面与系统平台滑动连接。

3.根据权利要求1所述的激光器的光束发散角测量装置，其特征在于，所述光纤调节装置包括支撑座、支撑板和夹具；所述支撑座下端面固定于系统平台，上端面与支撑板连接，所述支撑板的上表面固定安装有夹具。

4.根据权利要求3所述的激光器的光束发散角测量装置，其特征在于，所述激光功率计包括底座和激光功率探头，所述激光功率探头固定安装于底座上端。

5.根据权利要求4所述的激光器的光束发散角测量装置，其特征在于，光纤的中心线、孔径光阑中心线以及激光功率探头的中心线在一条直线上。

设计说明书

技术领域

本实用新型实施例涉及激光检测技术领域，尤其涉及一种激光器的光束发散角测量装置。

背景技术

光束发散角是用来衡量光束从束腰向外发散的速度。在自由空间光通信的应用中需要非常低的光束发散角。具有非常小发散角的光束，例如光束半径在很长的传输距离内接近常数，被称为准直光束。由于波动性，光束中存在一些发散是不可避免的(假设光在各向同性介质中传输)。紧聚焦光束的发散角更大。如果一个光束发散角远大于物理上决定的发散角，那么光束就具有很差的光束质量。

根据激光器国标要求，一个激光系统中关键参数包括激光功率和激光光束质量。激光功率由专业的激光功率计测量。激光光束质量由光束质量分析仪测量，但是如果激光器的光束质量较差，即光束发散角过大，则现有的光束质量分析仪无法测试。

实用新型内容

针对激光器光束发散角过大时，传统光束质量分析仪无法测试的缺陷。本实用新型实施例提供一种激光器的光束发散角测量装置。

本实用新型实施例提供一种激光器的光束发散角测量装置，包括系统平台，所述系统平台上表面沿长度方向依次安装有光纤调节装置、孔径光阑和激光功率计；

其中，所述装置还包括孔径光阑运动平台，所述孔径光阑通过支撑杆固定连接在孔径光阑运动平台的上端面，所述孔径光阑运动平台的下端面与系统平台滑动连接。

其中，所述光纤调节装置包括支撑座、支撑板和夹具；所述支撑座下端面固定于系统平台，上端面与支撑板连接，所述支撑板的上表面固定安装有夹具。

其中，所述激光功率计包括底座和激光功率探头，所述激光功率探头固定安装于底座上端。

其中，光纤的中心线、孔径光阑中心线以及激光功率探头的中心线在一条直线上。

本实用新型实施例提供的激光器的光束发散角测量装置，采用孔径光阑限制激光光束的直径，激光功率计检测通过孔径光阑的激光束的功率P1。调节光纤端面与孔径光阑的距离同时观测激光功率计读数；激光功率计读数达到功率P1的95％，停止调节孔径光阑，此时测量孔径光阑与光纤端面间距L以及孔径光阑直径D，进而计算得到激光束的光束发散角。与传统光束质量分析仪无法测试光束发散角过大的激光束相比，本实用新型提供的激光器的光束发散角测量装置简单易行，在激光束的光束发散角较大时也能够实现光束发散角的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本实用新型实施例提供的激光器的光束发散角测量装置的结构示意图；

图中，1.系统平台；2.光纤调节装置；3.孔径光阑；4.激光功率计；5.孔径光阑运动平台；6.支撑座；7.支撑板；8.夹具；9.底座；10.激光功率探头。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本实用新型实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

由于传统的光束质量分析仪，在激光器的光束质量较差，即光束发散角过大时，无法测试激光束的光束发散角。

因此，本实用新型实施例提供一种激光器的光束发散角测量装置，采用孔径光阑限制激光光束的直径，激光功率计检测通过孔径光阑的激光束的功率P1。调节光纤端面与孔径光阑的距离同时观测激光功率计读数；激光功率计读数达到功率P1的95％，停止调节孔径光阑，此时测量孔径光阑与光纤端面间距L以及孔径光阑直径D，进而计算得到激光束的光束发散角。与传统光束质量分析仪无法测试光束发散角过大的激光束相比，本实用新型提供的激光器的光束发散角测量装置简单易行，在激光束的光束发散角较大时也能够实现光束发散角的测量。

图1为根据本实用新型实施例提供的激光器的光束发散角测量装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括系统平台1，所述系统平台1上表面沿长度方向依次安装有光纤调节装置2、孔径光阑3和激光功率计4；

所述光纤调节装置2用于承载光纤以及调整光纤端面与孔径光阑3的距离，所述孔径光阑3用于限制激光光束的直径，所述激光功率计4用于检测通过孔径光阑3的激光束的功率。

参照图1，系统平台1表面沿长度方向依次安装有光纤调节装置2、孔径光阑3和激光功率计4。光纤放置于光纤调节装置2表面，通过孔径光阑3限制光纤输出的激光光束的直径，激光功率计4用于检测通过孔径光阑3的激光束的功率。

在使用光束发散角测量装置来测量光束发散角时，首先将光纤、孔径光阑3、激光功率计4三者的中心进行调节校准，激光束经光纤输出的激光束经过孔径光阑3的准直，完全照射在激光功率计4上，读取激光功率P1；调节光纤端面与孔径光阑3的距离同时观测激光功率计4的读数；激光功率计4的读数达到功率P1的95％，停止调节孔径光阑3，此时测量孔径光阑3与光纤端面间距L以及孔径光阑3的直径D，进而计算得到激光束的光束发散角。

利用下列公式计算光束发散角：

NA＝D\/2\/L

式中，D表示孔径光阑直径，L表示孔径光阑与光纤端面的距离，NA表示数值孔径，即是光束发散半角的弧度值，单位是rad。

在上述实施例的基础上，参照图1，光束发散角测量装置还包括孔径光阑运动平台5，所述孔径光阑3通过支撑杆固定连接在孔径光阑运动平台5的上端面，所述孔径光阑运动平台5的下端面与系统平台1滑动连接。

本实用新型实施例通过设置孔径光阑运动平台，调节调节光纤端面与孔径光阑的距离，同时观测激光功率计读数；激光功率计读数达到功率P1的95％，停止调节孔径光阑，此时测量孔径光阑与光纤端面间距L以及孔径光阑的直径D，进而计算得到激光束的光束发散角。

本实施例中，孔径光阑3的直径是固定值，避免经常切换不同孔径光阑3导致的测量误差。孔径光阑运动平台5的沿系统平台1长度方向的调节范围大于50mm；调节过程中禁止出现沿系统平台1宽度方向的偏移。

在上述各实施例的基础上，所述光纤调节装置2包括支撑座6、支撑板7和夹具8；所述支撑座6下端面固定于系统平台1，上端面与支撑板7连接，所述支撑板7的上表面固定安装有夹具8。

参照图1，夹具8固定于支撑板7表面，夹具8用于固定光纤。支撑板7与支撑座6可以是固定连接或滑动连接，在此不作限制。

在上述各实施例的基础上，所述激光功率计4包括底座9和激光功率探头10，所述激光功率探头10固定安装于底座9上端。如图1所示，激光功率探头10固定安装在底座9上端，激光功率探头10的直径较大，激光功率探头10的直径大于激光束发散的激光光斑直径。

本实用新型实施例提供的激光器的光束发散角测量装置，采用孔径光阑限制激光光束的直径，激光功率计检测通过孔径光阑的激光束的功率P1。调节孔径光缆远离光纤端面同时观测激光功率计读数；激光功率计读数达到功率P1的95％，停止调节孔径光阑，此时测量孔径光阑与光纤端面间距L以及孔径光阑直径D，进而计算得到激光束的光束发散角。与传统光束发散角测试设备无法测试光束发散角过大的激光束相比，本实用新型提供的激光器的光束发散角测量装置简单易行，在激光束的光束发散角较大时也能够实现光束发散角的测量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

设计图

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