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激光传输变换与光束质量分析实验系统
主要用途：红外激光倍频实验的演示，He-Ne激光器光斑的测量与质量分析
搭建时间：2019年3月
光学系统介绍：
在激光器的生产与应用中，需要了解激光光束的各种参数指标以及激光对光学元件的影响，所以掌握激光光束参数的测量方法是激光器研发与应用的重要实验之一。 激光传输变换与光束质量分析实验系统主要是用于激光器各种参数的测量，如倍频效率、光束发散角、光束质量、光束直径，以及激光功率对光学元件面形变化的影响等。在该系统中我们将光束质量分析仪固定在一维平移台上，放在透镜焦点处，前后移动光束质量分析仪在软件中观察光斑最小的位置即为光斑的焦点，然后移动到焦点后的某个位置，适当调整衰减片后在软件中显示合适大小的光斑，基于测量的束腰半径等参数可以通过计算光束发散角与光束质量因子等参数。
1 - 实验系统技术原理
激光传输变换与光束质量分析实验系统包括晶体倍频走离角、倍频效率分析模块和激光器光束质量与光斑发散角分析模块。其中，在光路中加入晶体，适当调整衰减片使绿光以适当强度入射光束质量分析仪，读出当前光斑的中心坐标。取下倍频晶体适当调节衰减片使得1064 nm激光以适当强度入射光束质量分析仪，读出当前光斑的中心坐标。通过计算光斑中心坐标的偏移距离、测量倍频晶体长度为与其它相关参数，可以通过相关公式计算走离角和倍频效率。此外，通过调整三维平移台上的光束质量分析仪的位置还可以分析激光束的光斑发散角和光束质量因子等参数。
2 - 实验系统的总体设计
该实验系统可实现激光器光束质量分析、光束直径测量与光斑发散角等参数表征；同时还可以实现光学元件面形误差的检测。在实验系统的设计中，我们主要考虑了和倍频模块主要利用KTP晶体实现 1064 nm激光的倍频，对其倍频走离角和倍频效率进行分析。光束参数测量模块利用光束质量分析仪来计算光束质量因子与光斑发射角等参数。
光源组件：波长632.8 nm， P>1.5 mW，用于光束质量分析与光斑直径测量以及光学元件面形误差分析，1064 nm光纤激光器，功率 10 W，用于激光倍频效率与倍频走离角分析实验。
光学组件：变换透镜，全铝反射镜，反射率达到95%以上；衰减片：透过率T=0.2-10%；窄带滤光片，KDP晶体；光学镜架，升降台和位移台。
探测器与激光参数测量器件：通过光功率计和光束质量分析仪，调整相关元件，可以通过测试相关数值（如束腰半径、偏移距离、光斑大小等参数）计算出光速质量因子、光斑发散角、倍频走离角以及瑞利长度等参数。
3 - 实验系统的拓展应用
1、通过分析激光器输出光束的光束质量因子、光斑发散角和光斑直径等参数，可以更好的优化激光器的生产工艺。
2、基于该实验系统，我们还可以分析其他倍频晶体（如KDP晶体、BBO晶体、LBO晶体与LiNbO₃晶体等）的倍频效率和光束质量等性能。
3、利用该实验系统和深度学习结合，可以智能分析光学元件的畸形与面形误差，还可以分析光功率对光学元件的影响。