采用刀片法对飞秒激光束腰半径的实时测量

作者：时间：2010-04-29来源：网络收藏

　　3 实验装置和系统控制

　　刀片法是一种简单而灵敏的测量激光光束束腰半径的实验方法。它可以测量高斯光束经透镜聚焦在像方的束腰半径。整个实验装置如图I所示，其中包括：被测的飞秒激光(Spitfire，Spectra Physics)，聚焦透镜(焦距为20cm)及能量衰减器，激光功率计(物科光电)，单刃剃须刀刀片，电动平移台(卓立汉光，步长为2.5和数据采集卡(PCI2300，Art)等。激光的波长为800nm，平均功率约为100毫瓦，重复频率为1000Hz。这里要进行测量的激光是飞秒激光，它是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间极短，脉宽为130飞秒，峰值功率极高。飞秒激光脉冲较为稳定，所以在实验中不需要另一功率计来监测飞秒激光的波动。飞秒激光经过会聚透镜聚焦，形成直径为几十微米量级的光斑，光信号由激光功率计来采集，通过激光功率计的信号输出口输出电压信号，并经由数据采集卡(PCI2300，Art)将模拟信号转换成数字信号，进行读数并对信号进行强度归一化。实验中选用两个步长精度为2.5微米的电动平移台叠放在一起组成两维移动平台，一个在x轴方向移动，用来切割Gauss光束，另一个在z轴方向移动，测量不同位置处的束腰半径。使用LabVIEW程序通过计算机的串口控制电动平移台在x，z方向上的移动，在移动平台上固定刀片，刀片与入射激光光束z轴方向垂直。刀片由完全遮挡光束向远离光轴方向移动，从而使入射到功率计探头的激光的光功率从零增加到最大值。电动平移台沿x轴方向每次走20步，进行数据采集并多次累计取其平均值。测量不同位置处的束腰半径通过移动沿z轴的另一电动平移台来实现。

　　图1 (a)刀片与光斑的相对位置的截面图(b)用于测量激光束腰半径的实验装置图nextpage4 实验数据的采集和自动处理

　　LabVIEW是一个具有革命性的图形化编程开发平台，它内置信号采集、测量分析与数据显示功能，摒弃了传统开发工具的复杂性，提供强大功能的同时还保证了系统灵活性。PCI数据采集卡带有可以供LabVIEW调用的子程序，而电动平移台可以通过计算机串口输送指令，使用数据采集卡的1通道作为信号输入端，考虑到功率计的响应和激光器的重复频率．每隔10微秒采集一次信号，这样不会漏掉信号。电动平移台每走一次，光功率计记录一个数值，同时将数值与所走的步数作为数据输出并进行存储。