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激光傳輸變換與光束質(zhì)量分析實驗系統(tǒng)
主要用途：紅外激光倍頻實驗的演示，He-Ne激光器光斑的測量與質(zhì)量分析
搭建時間：2019年3月
光學(xué)系統(tǒng)介紹：
在激光器的生產(chǎn)與應(yīng)用中，需要了解激光光束的各種參數(shù)指標以及激光對光學(xué)元件的影響，所以掌握激光光束參數(shù)的測量方法是激光器研發(fā)與應(yīng)用的重要實驗之一。 激光傳輸變換與光束質(zhì)量分析實驗系統(tǒng)主要是用于激光器各種參數(shù)的測量，如倍頻效率、光束發(fā)散角、光束質(zhì)量、光束直徑，以及激光功率對光學(xué)元件面形變化的影響等。在該系統(tǒng)中我們將光束質(zhì)量分析儀固定在一維平移臺上，放在透鏡焦點處，前后移動光束質(zhì)量分析儀在軟件中觀察光斑最小的位置即為光斑的焦點，然后移動到焦點后的某個位置，適當調(diào)整衰減片后在軟件中顯示合適大小的光斑，基于測量的束腰半徑等參數(shù)可以通過計算光束發(fā)散角與光束質(zhì)量因子等參數(shù)。
1 - 實驗系統(tǒng)技術(shù)原理
激光傳輸變換與光束質(zhì)量分析實驗系統(tǒng)包括晶體倍頻走離角、倍頻效率分析模塊和激光器光束質(zhì)量與光斑發(fā)散角分析模塊。其中，在光路中加入晶體，適當調(diào)整衰減片使綠光以適當強度入射光束質(zhì)量分析儀，讀出當前光斑的中心坐標。取下倍頻晶體適當調(diào)節(jié)衰減片使得1064 nm激光以適當強度入射光束質(zhì)量分析儀，讀出當前光斑的中心坐標。通過計算光斑中心坐標的偏移距離、測量倍頻晶體長度為與其它相關(guān)參數(shù)，可以通過相關(guān)公式計算走離角和倍頻效率。此外，通過調(diào)整三維平移臺上的光束質(zhì)量分析儀的位置還可以分析激光束的光斑發(fā)散角和光束質(zhì)量因子等參數(shù)。
2 - 實驗系統(tǒng)的總體設(shè)計
該實驗系統(tǒng)可實現(xiàn)激光器光束質(zhì)量分析、光束直徑測量與光斑發(fā)散角等參數(shù)表征；同時還可以實現(xiàn)光學(xué)元件面形誤差的檢測。在實驗系統(tǒng)的設(shè)計中，我們主要考慮了和倍頻模塊主要利用KTP晶體實現(xiàn) 1064 nm激光的倍頻，對其倍頻走離角和倍頻效率進行分析。光束參數(shù)測量模塊利用光束質(zhì)量分析儀來計算光束質(zhì)量因子與光斑發(fā)射角等參數(shù)。
光源組件：波長632.8 nm， P>1.5 mW，用于光束質(zhì)量分析與光斑直徑測量以及光學(xué)元件面形誤差分析，1064 nm光纖激光器，功率 10 W，用于激光倍頻效率與倍頻走離角分析實驗。
光學(xué)組件：變換透鏡，全鋁反射鏡，反射率達到95%以上；衰減片：透過率T=0.2-10%；窄帶濾光片，KDP晶體；光學(xué)鏡架，升降臺和位移臺。
探測器與激光參數(shù)測量器件：通過光功率計和光束質(zhì)量分析儀，調(diào)整相關(guān)元件，可以通過測試相關(guān)數(shù)值（如束腰半徑、偏移距離、光斑大小等參數(shù)）計算出光速質(zhì)量因子、光斑發(fā)散角、倍頻走離角以及瑞利長度等參數(shù)。
3 - 實驗系統(tǒng)的拓展應(yīng)用
1、通過分析激光器輸出光束的光束質(zhì)量因子、光斑發(fā)散角和光斑直徑等參數(shù)，可以更好的優(yōu)化激光器的生產(chǎn)工藝。
2、基于該實驗系統(tǒng)，我們還可以分析其他倍頻晶體（如KDP晶體、BBO晶體、LBO晶體與LiNbO?晶體等）的倍頻效率和光束質(zhì)量等性能。
3、利用該實驗系統(tǒng)和深度學(xué)習(xí)結(jié)合，可以智能分析光學(xué)元件的畸形與面形誤差，還可以分析光功率對光學(xué)元件的影響。