專利名稱：一種激光測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光測(cè)量裝置，特別是涉及一種監(jiān)控和測(cè)量激光焦斑形狀、尺寸及光強(qiáng)分布的裝置。
在強(qiáng)光與物質(zhì)相互作用的研究中，一般需要將激光聚焦，以便獲得高的激光功率密度。測(cè)量激光焦斑尺寸和光強(qiáng)分布是一種常規(guī)測(cè)量，快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)測(cè)量焦斑尺寸和光強(qiáng)分布將有助于研究的進(jìn)行。傳統(tǒng)測(cè)量焦斑尺寸的方法是刀口法，這是一種古老的方法，它用一鋒利的刀片，垂直于光束傳播的方向，分步橫切聚焦光束，測(cè)量刀口每走一步后光束功率的變化，通過激光功率隨刀片走步的變化曲線，導(dǎo)出光束截面的直徑。為了測(cè)得焦斑直徑，必須沿光束傳播方向，改變刀片的位置，多次重復(fù)以上過程，找出最小的光束截面直徑，即為焦斑直徑。測(cè)量時(shí)必須保證刀片行進(jìn)的方向垂直光束方向。用該方法能精確測(cè)定高斯光束的焦斑尺寸，但是當(dāng)光束截面不是園形時(shí)，則需從不同的方位重復(fù)去切。對(duì)于復(fù)雜的光斑形狀，很難用此方法測(cè)得焦斑尺寸。該方法操作煩瑣，不能實(shí)時(shí)測(cè)定焦斑尺寸，也不能顯示焦斑的形狀及光強(qiáng)的分布，并且該方法僅能測(cè)出光束聚焦元件在空氣中的焦斑尺寸，不能用于實(shí)時(shí)測(cè)量激光聚焦到固體及裝在樣品池中的液體和氣體的焦斑尺寸。
本實(shí)用新型的目的在于克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，通過CCD成相系統(tǒng)將激光焦點(diǎn)放大成象，實(shí)時(shí)顯示焦斑形狀和光強(qiáng)分布，并由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焦斑尺寸，從而提供一種操作簡(jiǎn)便，測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍寬，快速，直觀，能實(shí)時(shí)顯示焦斑尺寸、形狀及光強(qiáng)分布的裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本裝置由激光器、樣品室、聚焦光學(xué)元件、靶物質(zhì)、定位系統(tǒng)、衰減片、物鏡、濾光片、CCD成相系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。
以

圖1為例說明由激光器輸出光束經(jīng)擴(kuò)束器擴(kuò)束，經(jīng)轉(zhuǎn)向反射鏡組轉(zhuǎn)向、經(jīng)光闌定位光束方向，光束通過真空窗口進(jìn)入真空靶室，聚焦光學(xué)元件將光束聚焦到固體靶上，靶定位系統(tǒng)調(diào)整靶與聚焦透鏡間的距離，從焦點(diǎn)發(fā)出的散射光通過真空窗口、分束鏡、衰減片到達(dá)物鏡，它將焦點(diǎn)放大成象在CCD芯片上，并在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示焦斑形狀和光強(qiáng)分布，濾光片只允許一定波長(zhǎng)的光通過，計(jì)算機(jī)對(duì)該圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，定量給出焦斑尺寸和光強(qiáng)分布。這樣來完成本實(shí)用新型的目的。
通過調(diào)整聚焦元件與靶的間距，即可找出最小焦斑尺寸。
本實(shí)用新型還可用于測(cè)量聚焦激光在液體及氣體樣品中的焦斑形狀、尺寸和光強(qiáng)分布。
本實(shí)用新型還可以省去擴(kuò)束器。
本實(shí)用新型還可以省去轉(zhuǎn)向反射鏡組。
本實(shí)用新型還可以省去光闌。
本實(shí)用新型還可以省去分束鏡。
本實(shí)用新型既可在真空環(huán)境下進(jìn)行，也可在非真空下進(jìn)行。
本實(shí)用新型的聚焦光學(xué)元件可以是一到多塊透鏡、球面或非球面反射聚焦鏡。
本實(shí)用新型還可以用控制聚焦光學(xué)元件的定位系統(tǒng)代替靶定位系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的靶物質(zhì)可以是固體、液體或氣體。
本實(shí)用新型的操作簡(jiǎn)單，可對(duì)復(fù)雜形狀的焦斑尺寸、形狀和光強(qiáng)分布進(jìn)行實(shí)時(shí)定量測(cè)量，既可用于高斯光束，也可用于非高斯光束。因此，本實(shí)用新型是一種簡(jiǎn)便，快速，直觀地決定激光焦斑尺寸和光強(qiáng)分布的裝置。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明圖1是本實(shí)用新型的裝置示意圖，圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例2示意圖。
實(shí)施例1，按圖1所示監(jiān)測(cè)激光對(duì)固體靶聚焦的焦斑尺寸大小和焦斑處的光強(qiáng)分布。激光器1的輸出光束經(jīng)擴(kuò)束器2擴(kuò)束，經(jīng)反射鏡3轉(zhuǎn)90度，光闌4、5定位光束方向，光束通過真空窗口6進(jìn)入真空靶室7，聚焦透鏡8將光束聚焦到固體靶9上，靶定位系統(tǒng)10調(diào)整靶與聚焦透鏡間的距離，從焦點(diǎn)發(fā)出的散射光通過真空窗口11，分束鏡12，衰減片13，到達(dá)物鏡14，它將對(duì)焦點(diǎn)放大成象，濾光片15只允許一定波長(zhǎng)的光通過，放大了的焦點(diǎn)的象在CCD照相機(jī)16的顯示屏上實(shí)時(shí)顯示，計(jì)算機(jī)17對(duì)該圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，定量給出焦斑尺寸和光強(qiáng)分布。
實(shí)施例2，按圖2所示，測(cè)量激光焦斑尺寸大小和焦斑處的光強(qiáng)分布。激光器1的輸出光束經(jīng)擴(kuò)束器2擴(kuò)束，經(jīng)反射鏡3轉(zhuǎn)90度，光闌4、5定位光束方向，光束經(jīng)聚焦透鏡8入射到樣品室7中，靶定位系統(tǒng)10調(diào)整樣品室與聚焦透鏡間的距離，樣品室中充有液體9，從焦點(diǎn)發(fā)出的散射光經(jīng)分束鏡12，衰減片13，到達(dá)物鏡14，它將對(duì)焦點(diǎn)成象并將象放大，濾光片15只允許一定波長(zhǎng)的光通過，放大了的焦點(diǎn)的象在CCD照相機(jī)16的顯示屏上實(shí)時(shí)顯示，計(jì)算機(jī)17對(duì)該圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，定量給出焦斑尺寸和光強(qiáng)分布。
實(shí)施例3，按實(shí)施例1制作，除去擴(kuò)束器2、轉(zhuǎn)向反射鏡組3及光闌4、5，用非球面反射鏡代替透鏡8進(jìn)行聚焦。
實(shí)施例4，按實(shí)施例2制作，以氣體代替液體充入樣品室中，用控制透鏡定位系統(tǒng)代替靶定位系統(tǒng)10。
實(shí)施例5，按實(shí)施例2制作，除去擴(kuò)束器2、轉(zhuǎn)向反射鏡組3及光闌4、5，以兩塊透鏡聚焦激光。
實(shí)施例6，按實(shí)施例2制作，除去分束鏡12。
權(quán)利要求1．一種激光測(cè)量裝置，其特征在于由激光器、擴(kuò)束鏡、轉(zhuǎn)向反射鏡組、光闌、真空靶室、聚焦透鏡、固體靶、靶定位系統(tǒng)、分束鏡、衰減片、物鏡、濾光片、CCD照相機(jī)及計(jì)算機(jī)構(gòu)成；由激光器輸出光束經(jīng)擴(kuò)束器擴(kuò)束，經(jīng)轉(zhuǎn)向反射鏡組轉(zhuǎn)向、經(jīng)光闌定位光束方向，光束通過真空窗口進(jìn)入真空靶室，聚焦光學(xué)元件將光束聚焦到固體靶上，靶定位系統(tǒng)調(diào)整靶與聚焦透鏡間的距離，從焦點(diǎn)發(fā)出的散射光通過真空窗口、分束鏡、衰減片到達(dá)物鏡，它將焦點(diǎn)放大成象在CCD照相機(jī)上，并在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示焦斑形狀和光強(qiáng)分布，計(jì)算機(jī)對(duì)該圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，定量給出焦斑尺寸和光強(qiáng)分布。
2．按權(quán)利要求1所述的激光測(cè)量裝置，其特征在于還可將固體靶換為液體靶或氣體靶。
3．按權(quán)利要求1所述的激光測(cè)量裝置，其特征在于還可以省去擴(kuò)束器。
4．按權(quán)利要求1所述的激光測(cè)量裝置，其特征在于還可以省去轉(zhuǎn)向反射鏡組。
5．按權(quán)利要求1所述的激光測(cè)量裝置，其特征在于還可以省去光闌。
6．按權(quán)利要求1所述的激光測(cè)量裝置，其特征在于還可以在非真空下進(jìn)行。
7．按權(quán)利要求1所述的激光測(cè)量裝置，其特征在于所述的聚焦光學(xué)元件可以是一到多塊透鏡、球面或非球面反射聚焦鏡。
8．按權(quán)利要求1所述的激光測(cè)量裝置，其特征在于還可以用控制聚焦光學(xué)元件的定位系統(tǒng)代替靶定位系統(tǒng)。
9．按權(quán)利要求1所述的激光測(cè)量裝置，其特征在于還可以省去分束鏡。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)控和測(cè)量激光焦斑形狀、尺寸及光強(qiáng)分布的裝置。本實(shí)用新型由激光器、樣品室、聚焦光學(xué)元件、靶物質(zhì)、定位系統(tǒng)、衰減片、物鏡、濾光片、CCD成相系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。通過CCD成相系統(tǒng)將激光焦點(diǎn)放大成象來實(shí)時(shí)顯示焦斑形狀、尺寸和光強(qiáng)分布,并由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焦斑尺寸。該裝置操作簡(jiǎn)便,測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍寬,快速,直觀。
文檔編號(hào)G01M11/02GK2444223SQ0025974
公開日2001年8月22日 申請(qǐng)日期2000年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月6日
發(fā)明者張 杰, 李玉同, 趙理曾 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所