一种少模光纤激光器光束质量测量的方法与流程

1.本发明属于激光器领域，尤其涉及一种少模光纤激光器光束质量测量的方法。


背景技术：

2.光束质量是激光器的重要参数，是判断激光器好坏和能否进行激光精密加工的一个关键物理量，对于很多种单模输出的激光器来说，高品质的激光器通常都具有很高的光束质量。另外高光束质量的激光光束更有利于光束整形，满足激光精密加工和定制化的需求。
3.现有技术中常采用光斑分析仪、光束质量分析仪等装置进行光束质量测量。使用光斑分析仪时通过不同位置采集激光截面的数据，然后通过仪器内置程序合成光束质量m2的数据，如果在采样过程中存在操作失误或测量错误，则无法测量分析m2的数值。而对于高功率测量，则需要复杂的衰减系统，使激光功率保持在可测量的范围内，避免功率过高损坏仪器探测面。光束质量分析仪虽然可以解决上述问题，但仪器结构复杂精密，价格非常昂贵，让很多激光器产商望而却步。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明公开了一种少模光纤激光器光束质量测量的方法。所述少模光纤激光器是指输出激光中包含的模式不多于6个的光纤激光器。本发明成本低廉，实验设备简单，实验容易操作，降低了验收人员的技术门槛。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案为：
6.一种少模光纤激光器光束质量测量的方法，包括如下步骤：
7.步骤一、在少模光纤激光器出端安装尾纤，安装检测尾纤的激光的输入功率、输出功率的装置；少模光纤激光器输出的激光有m个模式；2≤m≤6；所述尾纤为双包层光纤，参数为a/b；其中a表示尾纤纤芯的直径，b表示尾纤外包层直径；
8.步骤二、设计m个实验，每个实验中，至少改变尾纤的盘绕半径和光纤长度之一，得到对应的综合损耗
9.步骤三、建立方程组，解得尾纤的输入激光中每个模式激光的占比，通过每个模式激光的占比即得到激光的光束质量。
10.进一步的改进，所述尾纤采用盘绕的方式固定，检测尾纤的输出功率的装置为功率计；从少模激光器中输出的激光经过尾纤传输后，依次进入包层光功率剥除器cps，输出端帽以及功率计。
11.进一步的改进，所述步骤二的步骤如下：设尾纤的输入激光的功率为p
in
，输入激光中包含m个模式的激光，分别用lpj表示，j＝1，
……
，m，m≤6，lpj在输出光中的能量占比为xj，则尾纤的输出功率为针对尾纤的芯径a，在第i个实验中，在尾纤的盘绕半径ri确定的情况下，不同模式激光的弯曲损耗是确定的，在尾纤的长度li确定的情况
下，不同模式激光的长度损耗是确定的；将弯曲损耗和长度损耗的综合损耗效应用参数表示，i＝1，
……
，m，m≤6；
12.假设激光中有m个模式，则设计m个实验；每个实验中，盘绕半径和光纤长度是确定的，对应的综合损耗效应是确定的；对每个实验建立一个方程，m个实验获得m个方程：
[0013][0014]
求解方程组，得到输入激光中每个模式的占比xj的值，从而得到输入尾纤的激光的光束质量。
[0015]
本发明的优点：
[0016]
1、本发明成本低廉，实验设备简单，实验容易操作，降低了测试人员的技术门槛。
[0017]
2、无需购买高昂的设备，降低了激光器生产商的生产和研发成本。
[0018]
3、对检测环境要求低，对输出激光的功率没有限制，是一种普适性好的光束质量测量方法。
附图说明
[0019]
图1本发明少模光纤激光器光束质量测量的方法的组装结构示意图。
具体实施方式
[0020]
以下结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0021]
如图1所示光束质量检测的尾纤结构，本申请是在待测激光输出端安装尾纤结构，该尾纤结构中的光纤与待测激光器输出光纤规格一致，包括：盘绕的光纤(尾纤)、cps、输出端帽，激光通过端帽入射到功率计，测量经过尾纤后的激光的输出功率。
[0022]
方法如下：
[0023]
尾纤采用双包层光纤。双包层光纤的参数为a/b(例如20/400)。假设尾纤的输入激光的功率为p
in
，输入激光中包含m个模式，分别用lpj(j＝1，
……
，m，m≤6)表示，它们在输出光中的能量占比分别为xj，尾纤的输出功率为针对光纤芯径a，在光纤的盘绕半径ri确定的情况下，不同模式激光的弯曲损耗是确定的，在光纤的长度li确定的情况下，不同模式激光的长度损耗是确定的。将弯曲损耗和长度损耗的综合损耗效应用参数表示,(i＝1，
……
，m，m≤6)。
[0024]
假设激光中有m个模式，则可以设计m个实验。每个实验中，盘绕半径和光纤长度是确定的，对应的综合损耗效应是确定的。对每个实验建立一个方程，m个实验可以获得m个方程。在该方程组中未知数是输入激光中每个模式的占比xj。通过求解方程组，获得输入激光中每个模式的占比xj，从而可以计算得到输入尾纤的激光的光束质量。
[0025][0026]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。


技术特征：
1.一种少模光纤激光器光束质量测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在少模光纤激光器出端安装尾纤，然后安装检测尾纤的激光的输入功率、输出功率的装置；少模光纤激光器输出的激光有m个模式；2≤m≤6；所述尾纤为双包层光纤，参数为a/b；其中a表示尾纤纤芯的直径，b表示尾纤外包层直径；步骤二、设计m个实验，每个实验中，至少改变尾纤的盘绕半径和光纤长度之一，得到对应的综合损耗步骤三、建立方程组，解得尾纤的输入激光中每个模式激光的占比，即得到激光的光束质量。2.如权利要求1所述的少模光纤激光器光束质量测量的方法，其特征在于，所述尾纤采用盘绕的方式固定，检测尾纤的输出功率的装置为功率计；从少模激光器中输出的激光经过尾纤传输后，依次进入包层光功率剥除器cps，输出端帽以及功率计。3.如权利要求1所述的少模光纤激光器光束质量测量的方法，其特征在于，所述步骤二的步骤如下：设尾纤的输入激光的功率为p
in
，输入激光中包含m个模式的激光，分别用lp
j
表示，j＝1，
……
，m，m≤6，lp
j
在输出光中的能量占比为x
j
，则尾纤的输出功率为针对尾纤的芯径a，在第i个实验中，在尾纤的盘绕半径r
i
确定的情况下，不同模式激光的弯曲损耗是确定的，在尾纤的长度l
i
确定的情况下，不同模式激光的长度损耗是确定的；将弯曲损耗和长度损耗的综合损耗效应用参数表示，i＝1，
……
，m，m≤6；假设激光中有m个模式，则设计m个实验；每个实验中，盘绕半径和光纤长度是确定的，对应的综合损耗效应是确定的；对每个实验建立一个方程，m个实验获得m个方程：求解方程组，得到输入激光中每个模式的占比x
j
的值，从而得到输入尾纤的激光的光束质量。

技术总结
本发明公开了一种少模光纤激光器光束质量测量的方法，包括骤一、在少模光纤激光器出端安装尾纤，安装检测尾纤的激光的输入功率、输出功率的装置；少模光纤激光器的激光有m个模式；2≤m≤6；所述尾纤为双包层光纤；步骤二、设计m个实验，每个实验中，至少改变尾纤的的盘绕半径和光纤长度之一，得到对应的综合损耗步骤三、建立方程组，解得尾纤的输入激光中每个模式激光的占比，得到激光的光束质量。本发明成本低廉，实验设备简单，实验容易操作，降低了测试人员的技术门槛。低了测试人员的技术门槛。低了测试人员的技术门槛。


技术研发人员：彭杨 徐志宏
受保护的技术使用者：长沙大科光剑科技有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/7/11