一种可移动的光纤激光器多参数集成化同步测试系统

本技术涉及光纤激光器，涉及一种可移动的光纤激光器多参数集成化同步测试系统。

背景技术：

1、高功率光纤激光器在工业加工等领域有着广泛的应用，随着应用领域的扩展，对光纤激光器的参数测量和评估提出了较高的要求。评价一个光纤激光器的性能是一个较为复杂的工作。对于连续光纤激光器，需要对功率、效率、光谱、光束质量等常规参数进行测量。对于脉冲光纤激光器，还需要考虑输出激光的重频、脉冲宽度、信噪比等时序特性。对于高功率光纤激光器而言，除了以上参数外还存在一些特有的参数需要进行表征。

2、当激光器出现模式不稳定效应时，输出激光的光斑存在基模与高阶模的跳变，在时序上也会表现出强烈的抖动，这种情况下也需要对输出激光的时序以及动态光斑进行测量和表征。另外，当需要表征光纤激光器的抗光子暗化能力时，需要对光纤激光器进行长时间的高功率出光测试。因此，在光纤激光器研究和测试评价领域，为了能够全方位描述和评价输出激光的性能，对光纤激光器做出客观公正的评价，往往需要一套可靠的测试系统对激光器输出激光进行多参量的联合测量。

3、在传统的光纤激光器测试中，一般是需要使用多个不同的测量系统或者装置进行对多参量进行逐一测量，这种方法无法做到单个测量系统获得所有参数。另一方面，传统测量方法和测量系统没有打通多个测量设备间的通信，在测量多个参数过程中对测试人员数量要求较多，也无法做到所有参数的同步测量。传统的测量系统一般是在光学平台上临时搭建，无法满足测试系统可移动的需求。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种可移动的光纤激光器多参数集成化同步测试系统，以解决现有技术中的测量系统无法做到多维参数同步测量的问题。

2、一种可移动的光纤激光器多参数集成化同步测试系统，包括：机柜以及集成于所述机柜中的光学测试模块、光谱仪、示波器、人机接口和电脑主机和控制单元；

3、所述光学测试模块包括：光纤端帽、准直器、第一分光镜、第一透镜、功率计、第二分光镜、第二透镜、高速相机、缩束系统、第三分光镜、光束质量分析仪、光阑、第一探测器、第二探测器、和光纤跳线；

4、激光通过所述光纤端帽输入所述测试系统，经过所述准直器准直到达所述第一分光镜进行分光，一部分激光经所述第一透镜后到达所述功率计，另一部分激光被所述第二分光镜分为两束，其中，一束经过所述第二透镜后到达所述高速相机；另一束经所述缩束系统后被所述第三分光镜再次分为两束，其中，一束入射到所述光束质量分析仪，另一束激光经过所述光阑后入射到所述第一探测器，功率计散射的一部分激光被所述第二探测器和所述光纤跳线接收。

5、所述光谱仪、示波器、功率计、高速相机、光束质量分析仪对激光的多维参数进行同步测量和记录，并将多维参数的测量结果进行汇总；所述人机接口用于控制电脑主机和控制单元，还能进行参数设置以及所述测量结果的显示。

6、其中，所述第一透镜包括凹透镜和凸透镜；当第一透镜为凸透镜时，所述功率计的靶面与所述第一透镜的距离大于所述第一透镜焦距的2倍。

7、优选地，所述第一探测器包括光电探测器，所述光探测器将接收到的光信号转换为电信号，通过电缆传输到所述示波器进行记录、分析和显示。

8、其中，所述第一探测器靠近所述功率计设置，所述第二探测器包括光电探测器，将接收激光转换为电信号，通过电缆传输到激光器的切断控制端口，用于监测激光器运行状态。

9、其中，所述光纤跳线用于收集所述功率计散射的部分激光，并将收集到的所述激光传输到所述光谱仪中，用于激光光谱的测量。

10、优选地，所述高速相机设置于所述第二透镜的焦点处，用于测量激光的动态光斑；所述光束质量分析仪用于测量入射激光的光束质量。

11、其中，所述第一分光镜包括高反镜，所述高反镜对输入的所述激光的反射率大于99％。

12、优选地，所述机柜的底部安装脚轮。

13、其中，，所述功率计、输出端帽、准直镜、第一透镜利用冷却水进行冷却。

14、优选地，所述人机接口包括：输入输出设备、所述输入输出设备包括显示器、鼠标和键盘。

15、采用本实用新型实施例提供的可移动的光纤激光器多参数集成化同步测试系统，在实施过程中，激光器输出的激光通过光学测量模块中的光纤端帽输入测试系统中，经过准直器准直到达高反镜进行分光，绝大部分(>99％)激光经凹透镜后到达功率计进行功率相关参数的测量；小部分(<1％)激光被分束镜再次分束，其中一束经过透镜后到达高速相机，进行激光动态光斑的记录；另一束激光经缩束系统后被第三分光镜再次分为两束，其中一束入射到光束质量分析仪，进行光束质量的测量和表征；另一束激光经过小孔光阑后入射到第一探测器，接收到的激光转换为电信号，通过电缆传输到示波器进行记录、分析和显示被测激光的时序特性；功率计散射的一部分激光被和光纤跳线接收，并将收集到的激光传输到光谱仪中，用于激光光谱的测量。控制单元对光谱仪、示波器、功率计、高速相机、光束质量分析仪等测量设备进行通信和控制，并将功率、光束质量、光谱、时序和动态光斑等多维参数的同步测量结果进行汇总、记录和分析。本该测试系统可对光纤激光器输出激光的功率、光束质量、光谱、时序和动态光斑等多维参数进行同步测量、记录、汇总和分析。可对光纤激光器的中非线性、模式不稳定和光子暗化等效应的产生和演化进行表征和测量，为高功率光纤激光器的深入研究提供帮助。该测试系统利用集成化和模块化设计思想，具备可移动功能，可极大提高光纤激光器测试工作的效率以及测试结果的可靠性、稳定性和规范性。

技术特征：

1.一种可移动的光纤激光器多参数集成化同步测试系统，其特征在于，包括：机柜(1)以及集成于所述机柜(1)中的光学测试模块(2)、光谱仪(3)、示波器(4)、人机接口(5)和电脑主机和控制单元(6)；

2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述第一透镜(2-4)包括凹透镜和凸透镜；当所述第一透镜(2-4)为所述凸透镜时，所述功率计(2-5)的靶面与所述第一透镜(2-4)的距离大于所述第一透镜(2-4)焦距的2倍。

3.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述第一探测器(2-13)包括光电探测器，所述光电探测器将接收到的光信号转换为电信号，通过电缆传输到所述示波器(4)进行记录、分析和显示。

4.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述第一探测器(2-13)靠近所述功率计(2-5)设置，所述第二探测器(2-14)包括光电探测器，将接收激光转换为电信号，通过电缆传输到激光器的切断控制端口，用于监测激光器运行状态。

5.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述光纤跳线(2-15)用于收集所述功率计(2-5)散射的部分激光，并将收集到的所述激光传输到所述光谱仪(3)中，用于激光光谱的测量。

6.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述高速相机(2-8)设置于所述第二透镜(2-7)的焦点处，用于测量激光的动态光斑；所述光束质量分析仪(2-11)用于测量入射激光的光束质量。

7.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述第一分光镜(2-3)包括高反镜，所述高反镜对输入的所述激光的反射率大于99％。

8.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述机柜(1)的底部安装脚轮(7)。

9.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述功率计(2-5)、所述光纤端帽(2-1)、所述准直器(2-2)、所述第一透镜(2-4)利用冷却水进行冷却。

10.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述人机接口(5)包括：输入输出设备，所述输入输出设备包括显示器、鼠标和键盘。

技术总结
本技术实施例提供了一种可移动的光纤激光器多参数集成化同步测试系统，涉及光纤激光器技术领域，以解决现有技术中的测量系统无法做到多维参数同步测量的问题。该测试系统包括：机柜以及集成于所述机柜中的光学测试模块、光谱仪、示波器、人机接口和电脑主机和控制单元；光学测试模块包括：光纤端帽、准直器、第一分光镜、第一透镜、功率计、第二分光镜、第二透镜、高速相机、缩束系统、第三分光镜、光束质量分析仪、光阑、第一探测器、第二探测器、和光纤跳线；激光通过光纤端帽输入测试系统，经过准直器准直到达第一分光镜进行分光，第二分光镜分光，激光经过光阑后入射到第一探测器，功率计散射的一部分激光被第二探测器和光纤跳线接收。

技术研发人员：奚小明,王小林,许晓军,张汉伟,王泽锋,韩凯,王鹏,杨保来,刘文广,习锋杰,周朴,陈金宝
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：20220518
技术公布日：2024/1/13