40GW飞秒激光光束特性研究

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1、中文摘要中文摘要在超精细加工中，激光柬质量的好坏直接影响到加工的效果，因此，激光束的光束质量以及其光束空间光强分布的测量就至关重要。光束质量因子M2是衡量激光束光束质量的重要参数。本论文主要对实验室的40GW飞秒激光系统不同输出参数时的激光脉冲光束的光束质量因子Kf进行了测量，并对其光束的空间光强分布进行了研究。具体内容包括以下几个方面：(1)建立了光束质量因子M2的自动测量装置。由于实验室的飞秒激光系统输出的飞秒激光束具有能量高，光斑尺寸大，脉冲宽度短的特点，因此采用传统的直接测量激光束的光束质量的方法是行不通的。实验采用透镜变换的方法，借助Labview系统，利用刀口法设计了一套实

2、验装置，实现了飞秒激光系统输出的飞秒激光束两个正交方向上的光束质量因子M2的自动测量。(2)实现了飞秒激光空间光强分布的测量。为了具体直观地得到激光束在空间中的分布，本文自行设计了两套飞秒激光束横截面的测最装置。一套是利用CCD和图像采集卡来捕获激光束光斑图像，利用这套CCD测量装置得到了激光束横截面的图像，研究了40GW飞秒激光系统输出光束的空间光强分布特性。另一套是利用光纤扫描的方法来获得激光束横截面上的光强分布，利用这套光纤扫描系统，也得到了在不同泵浦电流下的光斑图像。(3)对两种空间光强分布的测量结果进行了对比。从实验结果看出这两套系统得到的测量结果基本上是对应的，为飞秒激光超

3、精细加工提供了一个有意义的参考，这样可以根据精细加工的要求来选择相应的激光输出以达到最佳的加工效果。关键词：Labview，光束质量因子M2，CCD，光强分布英文摘要Laserbeamqualityplaysaveryimportantroleinlasermachining．Forfemtosecondlasermachining,theimpactsofbeernqual时onmicro-machiningresultsaremorepronouncedduetotheinvolvementofthehighlynonlinearprocesses．Itis，therefore，e

4、ssentialtomeasurebeamqualityandcharacterizethespatialbeamprofileoftheamplifiedfemtosecondlaserpulsesformicromachiningapplications．Oneimportantparameterofthelaserbeamqualityisthebeamqualityfactor,Ms．ThispapermainlystudiesthemeasurementoftheM2andthelaserbeamprofileoftheoutputlaserpulseofthefemtose

5、condsysteminourlab，whichincludes：nDesignallautomaticmeasurementsystemtomeasureM2．Becausetheoutputbeamofthefemtosecondlaseramplifierhashighpowerandrelativelylargebeamspotsize，itisdifficulttomeasureM2directly．WehavethusdesignedasetofexperimenttomeasuretheM2oftwoorthogonaldirectionsatdifferentpumpc

6、urrentsbyusinglensestransformationsandtheknife—edgescanningmethodwithLabviewsoftware．ThemeasurementresultsshowthattheM2hasgreatdifferencebetweenthehorizontaldirectionandtheverticaldirection．Itisalsofoundthatthelaserbeamhasbetterqualityatlowerpumpcurrent,andthebeamqualitydecreasesasthepumpcurrent

7、increases．2)Experimentalmeasurementofthelaserbeamprofile．Todetectthelaserintensitydistribution，twosetsofexperimentalsystemsarebuiIt,oneisCCDmeasurementsystem．whichUSeaCCDcameraandanimagecardtocapturebeamprofile．ByusingthisCC