【摘 要】
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输出光束的品质一直是激光器研发、设计、生产和应用关注的焦点,因此对激光器光束质量的精确测量尤为重要。目前,对激光光束质量较为常用的测量方法是多点测量法,这种测量方法测量周期长,易引入误差,无法实时监控光束质量,尤其是无法满足对脉冲激光光束质量的有效测量。针对传统光束质量测量方法的问题,本文提出一种基于四波横向剪切干涉技术的光束质量测量方法,利用激光束波前信息来推演激光光束的质量,只需要单次采样即可
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输出光束的品质一直是激光器研发、设计、生产和应用关注的焦点,因此对激光器光束质量的精确测量尤为重要。目前,对激光光束质量较为常用的测量方法是多点测量法,这种测量方法测量周期长,易引入误差,无法实时监控光束质量,尤其是无法满足对脉冲激光光束质量的有效测量。针对传统光束质量测量方法的问题,本文提出一种基于四波横向剪切干涉技术的光束质量测量方法,利用激光束波前信息来推演激光光束的质量,只需要单次采样即可获得激光束的全部性能参数。论文从横向剪切干涉基本理论出发,仿真并探讨了两波、三波和四波干涉图的差异。构建四波横向剪切干涉系统,并对干涉图进行傅里叶变换等图像预处理来获得两个正交方向(X方向和Y方向)的差分波前相位,利用差分泽尼克(Zernike)多项式重构波前相位进而重构激光复振幅,采用角谱法进行衍射传输,获得不同位置束宽进而拟合激光束在空间的传输特性曲线并获得激光束的光束质量。以He-Ne激光器为被测试激光源,搭建了以棋盘位相光栅为分光器件和以面阵CCD相机为图像传感器的四波横向剪切干涉光束质量测量装置,实现了对He-Ne激光器光束质量的测量,并重构了He-Ne激光器激光束在空间的传输特性曲线。通过与M2-200型光束质量测量仪和SID-4波前传感器的测量结果进行了对比分析,本测量装置与上述两种光束质量测量仪器的相对误差不超过5%。
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