1.本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种测量固体激光器腔内损耗的方法及装置。

背景技术：

2.在固体激光器的生产、研发及维护中，激光器的腔内损耗会通过影响激光增益限制激光的输出功率，腔内损耗作为衡量激光器质量的一个重要指标参数，如何准确测量激光器的腔内损耗有助于指导激光谐振腔的优化设计，优化激光器输出性能和使用寿命。3.目前测量激光器墙内损耗一般采用findlay-clay分析法、速率方程、基于激光功率和弛豫振荡频率的方法、利用非线性损耗测量全固态内腔倍频激光器腔内线性损耗的方法。findlay-clay分析法在操作中需要更换几组输出耦合透射率，这种操作难免改变激光器谐振腔的结构，给测量结果带来误差，同时该方法对于已经封装好的激光器无能为力；速率方程在分析过程中采用了多种近似，要求对低增益激光介质的能级跃迁过程必须有一个全面的分析，该种方法难以适用于高增益激光器腔内损耗的测量；基于激光功率和弛豫振荡频率测量腔内损耗方法，必须在单纵模稳定运转状态的场景下应用，否则当激光器存在模式跳变时，虽然激光功率变化不大，但是弛豫振荡频率却会有较大范围的变化，给测量结果带来较大误差，无法对有多个振荡频率的单横模激光器以及多模运转激光器进行腔内损耗的测量；利用非线性损耗测量全固态内腔倍频激光器腔内线性损耗的方法，通过在单频区域内测量倍频晶体的两个工作温度点对应的基波和二次谐波输出功率，然后代入激光器腔内线性损耗表达式中计算激光器的腔内线性损耗值，该种方法无法对多模运转激光器、无腔内倍频过程激光器进行腔内损耗。

技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题为目前测量激光器腔内损耗的方法无法兼顾多种模式下的激光器，因此，本发明提供一种测量固体激光器腔内损耗的方法及装置，以兼顾单横模、单纵模、多模输出的基频光固体激光器腔内损耗的测量。5.本发明通过下述技术方案实现：6.一种测量固体激光器腔内损耗的方法，包括：7.获取被测激光器的注入泵浦功率和对应的激光输出功率，并基于所述注入泵浦功率和所述激光输出功率绘制输入-输出功率曲线；8.读取被测激光器的激光阈值，并在所述输入-输出功率曲线上高于激光阈值处选取一组注入泵浦功率和激光输出功率，计算激光斜效率；9.获取泵浦激光腰斑，并在注入泵浦功率处，通过谐振腔矩阵计算激光晶体处谐振腔膜光斑；其中，所述泵浦激光腰斑指泵浦激光在激光晶体处的腰斑大小；10.调用激光器腔内损耗计算公式对所述激光器斜效率、泵浦激光腰斑和激光晶体处谐振腔模腰斑进行计算，得到激光器的腔内损耗值。11.进一步地，所述获取被测激光器的注入泵浦功率和对应的激光输出功率，包括：12.通过向被测激光器中注入泵浦激光功率，被测激光器中的功率计基于所述注入泵浦激光功率计算得到对应的激光输出功率。13.进一步地，所述读取被测激光器的激光阈值，并在所述输入-输出功率曲线上高于激光阈值处选取一组注入泵浦功率和激光输出功率，计算激光斜效率，包括：14.调用激光斜效率计算公式对选取的注入泵浦功率、输出功率和激光阈值进行计算，得到激光斜效率；15.其中，所述激光斜效率计算公式具体为：[0016][0017]式中，ηs表示激光斜效率，pout表示选取的输出功率，pin表示选取的输入功率，pth表示激光阈值。[0018]进一步地，所述调用激光器腔内损耗计算公式对所述激光器斜效率、泵浦激光腰斑和激光晶体处谐振腔模腰斑进行计算，得到激光器的腔内损耗值，包括：[0019]基于泵浦激光腰斑和激光晶体处谐振腔模腰斑，计算激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑比值的平方值；[0020]调用激光器腔内损耗计算公式对所述激光器斜效率、所述激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑比值的平方值进行计算，得到激光器的腔内损耗值。[0021]进一步地，所述激光器腔内损耗计算公式具体为：[0022][0023]式中，δ表示激光器腔内损耗；ηa表示增益介质对泵浦激光的吸收效率，ηa＝1-exp(-αl)，其中，α表示被测激光器中增益介质对泵浦激光的吸收系数，l表示增益介质的径向长度；ηs表示激光斜效率；νl表示输出激光频率，νp表示泵浦激光频率，t表示被测激光器中的输出耦合镜的透射率；β表示激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑比值的平方值，其中，ωl表示激光晶体处谐振腔模腰斑的大小，ωp表示泵浦激光腰斑的大小。[0024]进一步地，所述被测激光器包括泵浦激光源、耦合系统、功率计、由输入耦合镜、第一高反镜、第二高反镜和输出耦合镜形成的激光谐振腔，所述激光谐振腔依次设置有激光晶体和光学单向器；[0025]泵浦激光源发射激光，经耦合系统耦合后传输给输入耦合镜，输入耦合镜将接收到的激光经激光晶体和光学单向器发送给第一高反镜，第一高反镜将接收到的激光反射给第二高反镜，第二高反镜将接收到的激光传输给输出耦合镜，输出耦合镜将接收到的激光发送给输入耦合镜；功率计9用于测量输出耦合镜6输出激光时的输出功率。[0026]进一步地，所述泵浦激光源采用光纤耦合激光二极管，所述输入耦合镜采用凹透镜，所述第一高反镜采用凸透镜，所述第二高反镜和所述输出耦合镜平凹透镜。[0027]一种测量固体激光器腔内损耗的装置，包括：[0028]输入-输出功率曲线绘制模块，用于获取被测激光器的注入泵浦功率和对应的激光输出功率，并基于所述注入泵浦功率和所述激光输出功率绘制输入-输出功率曲线；[0029]激光斜效率计算模块，用于读取被测激光器的激光阈值，并在所述输入-输出功率曲线上高于激光阈值处选取一组注入泵浦功率和激光输出功率，计算激光斜效率；[0030]腔内损耗值计算参数获取模块，用于获取泵浦激光腰斑，并在注入泵浦功率处，通过谐振腔矩阵计算激光晶体处谐振腔膜光斑；其中，所述泵浦激光腰斑指泵浦激光在激光晶体处的腰斑大小；[0031]腔内损耗值计算模块，调用激光器腔内损耗计算公式对所述激光器斜效率、泵浦激光腰斑和激光晶体处谐振腔模腰斑进行计算，得到激光器的腔内损耗值。[0032]进一步地，所述腔内损耗值计算模块包括：[0033]腔内损耗值第一计算单元，用于计算基于泵浦激光腰斑和激光晶体处谐振腔模腰斑，计算激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑比值的平方值；[0034]腔内损耗值第二计算单元，用于调用激光器腔内损耗计算公式对所述激光器斜效率、所述激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑比值的平方值进行计算，得到激光器的腔内损耗值。[0035]进一步地，所述激光器腔内损耗计算公式具体为：[0036][0037]式中，δ表示激光器腔内损耗；ηa表示增益介质对泵浦激光的吸收效率，ηa＝1-exp(-αl)，其中，α表示被测激光器中增益介质对泵浦激光的吸收系数，l表示增益介质的径向长度；ηs表示激光斜效率；vl表示输出激光频率，vp表示泵浦激光频率，t表示被测激光器中的输出耦合镜的透射率；β表示激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑比值的平方值，其中，ωl表示激光晶体处谐振腔模腰斑的大小，ωp表示泵浦激光腰斑的大小。[0038]本发明提供了一种测量固体激光器腔内损耗的方法及装置，首先根据激光器的注入泵浦功率和对应的激光输出功率绘制激光器的输入-输出功率曲线，然后通过测量的激光器的激光阈值，结合得到的输入-输出功率曲线，在高于激光阈值处读取一组注入泵浦功率对应的激光输出功率，计算得到激光器的斜效率，接着在注入泵浦功率处，利用abcd矩阵计算得到激光晶体处谐振腔模腰斑大小，最后利用计算得到激光器斜效率和激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑的比值的平方值，以实现快速且准确地计算得到激光器的腔内损耗值，该方法可以兼顾单横模、单纵模、多模输出的基频光固体激光器腔内损耗的测量。附图说明[0039]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：[0040]图1为本发明一种测量固体激光器腔内损耗的方法的流程图。[0041]图2为本发明图1中步骤s40的一具体流程图。[0042]图3为本发明一具体实施例中被测激光器的原理示意图。[0043]图4为本发明一具体实施例中输入-输出功率曲线图。[0044]图5为本发明一种测量固体激光器腔内损耗的装置的示意图。具体实施方式[0045]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。[0046]实施例1[0047]如图1所示，本发明提供一种测量固体激光器腔内损耗的方法，包括：[0048]s10：获取被测激光器的注入泵浦功率pin和对应的激光输出功率pout，并基于注入泵浦功率pin和激光输出功率pout绘制输入-输出功率曲线。[0049]具体地，通过向被测激光器中注入泵浦激光功率pin，被测激光器中的功率计基于注入泵浦激光功率计算得到对应的激光输出功率pout。[0050]如图3所示，本实施例中的被测激光器包括泵浦激光源1、耦合系统2、功率计9、由输入耦合镜3、第一高反镜4、第二高反镜5和输出耦合镜6形成的激光谐振腔，激光谐振腔依次设置有激光晶体7和光学单向器8。[0051]具体地，泵浦激光源1发射激光，经耦合系统2耦合后传输给输入耦合镜3，输入耦合镜3将接收到的光经激光晶体7和光学单向器8发送给第一高反镜4，第一高反镜4将接收到的光反射给第二高反镜5，第二高反镜5将接收到的光传输给输出耦合镜6，输出耦合镜6将接收到的光发送给输入耦合镜3。功率计9用于测量输出耦合镜6输出激光时的激光输出功率，以方便后续绘制激光器输入-输出功率曲线。[0052]进一步地，泵浦激光源1采用光纤耦合激光二极管，输入耦合镜3采用凹透镜，第一高反镜4采用凸透镜，第二高反镜5和输出耦合镜6平凹透镜。[0053]s20：读取被测激光器的激光阈值pth，并在输入-输出功率曲线上高于激光阈值pth处选取一组注入泵浦功率pin和激光输出功率，计算激光斜效率。[0054]具体地，读取被测激光器的激光阈值，并在输入-输出功率曲线上高于激光阈值处选取一组注入泵浦功率和激光输出功率，调用激光斜效率计算公式对选取的注入泵浦功率、输出功率和激光阈值进行计算，得到激光斜效率。[0055]其中，激光斜效率计算公式具体为：[0056][0057]式中，ηs表示激光斜效率，pout表示选取的输出功率，pin表示选取的输入功率，pth表示激光阈值。[0058]s30：获取泵浦激光腰斑，并在注入泵浦功率处，通过谐振腔矩阵计算激光晶体处谐振腔膜光斑；其中，泵浦激光腰斑指泵浦激光在激光晶体处的腰斑大小。[0059]具体地，获取泵浦激光腰斑，并在注入泵浦功率处，通过谐振腔abcd矩阵计算激光晶体处谐振腔膜光斑。[0060]s40：调用激光器腔内损耗计算公式对激光器斜效率、泵浦激光腰斑和激光晶体处谐振腔模腰斑进行计算，得到激光器的腔内损耗值。[0061]进一步地，如图2所示，步骤s40，调用激光器腔内损耗计算公式对激光器斜效率、泵浦激光腰斑和激光晶体处谐振腔模腰斑进行计算，得到激光器的腔内损耗值，具体包括如下步骤：[0062]s41：基于泵浦激光腰斑和激光晶体处谐振腔模腰斑，计算激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑比值的平方值。[0063]s42：调用激光器腔内损耗计算公式对激光器斜效率、激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑比值的平方值进行计算，得到激光器的腔内损耗值。[0064]具体地，激光器腔内损耗计算公式具体为：[0065][0066]式中，δ表示激光器腔内损耗。ηa表示增益介质对泵浦激光的吸收效率，ηa＝1-exp(-αl)，其中，α表示被测激光器中增益介质对泵浦激光的吸收系数，l表示增益介质的径向长度。ηs表示激光斜效率。νl表示输出激光频率，νp表示泵浦激光频率，t表示被测激光器中的输出耦合镜的透射率。β表示激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑比值的平方值，其中，ωl表示激光晶体处谐振腔模腰斑的大小，ωp表示泵浦激光腰斑的大小。[0067]为便于理解，通过如下举例进行说明：[0068]被测激光器为四镜环形腔结构的全固态连续1064nm连续波激光器，输入耦合镜3采用曲率半径为1500mm的凹透镜，该凹透镜上镀有透光率大于99.5％、的888nm高透膜和反光率大于99.7％的1064nm高反膜；第一高反镜4采用曲率半径为1500mm的凸透镜，该凸透镜上镀有反光率大于99.7％的1064nm高反膜；第二高反镜5采用曲率半径为-100mm的平凹透镜，该平凹透镜上镀有反光率大于99.7％的1064nm高反膜；输出耦合镜6采用曲率半径为-100mm的平凹透镜，该平凹透镜上镀有透过率为20％的1064nm透光膜。[0069]泵浦源1采用888nm的光纤耦合激光二极管，耦合光纤的纤芯直径为400μm，数值孔径为0.22；泵浦源1发射的激光经耦合系统2聚焦于激光晶体7中心处的腰斑为0.570mm；激光晶体7是由一块3mm未掺杂端盖，及20mm以0.8at.％掺nd的复合yvo4/nd:yvo4(s1,s2:ar888nm；1064nm)，该激光晶体的后端切了一个1.5°的小角度，以保证激光稳定的偏振性。[0070]为消除空间烧孔效应以及为达到激光的单向传播，激光谐振腔中使用了一个由8mm长的铽镓石榴石tgg晶体和半波片组成的光学单向器8。输入耦合镜3到激光晶体7中心的光程为10mm，激光晶体7中心到高反镜4的光程为120mm，高反镜4到高反镜5的光程为128mm，高反镜5和输出耦合镜6之间的光程为96mm，输出耦合镜6到输入的耦合镜3之间的光程为125mm。[0071]在注入808nm激光泵浦功率为58w时，激光晶体的等效热透镜焦距为137mm，利用谐振腔内abcd矩阵计算得到激光晶体处谐振腔模ωl＝0.347mm。根据增益介质对激光的吸收效率计算公式：ηa＝1-exp(-αl)，α＝1.07/cm，l＝20mm，计算得到该激光器晶体的吸收效率，同时根据泵浦激光源发射的激光和输出激光波段可计算得到：通过升降888nm泵浦激光源的注入泵浦功率，用功率计9测量1064nm输出激光的激光输出功率，作出该激光器的输入-输出功率曲线，如图4所示。从图4读取激光阈值pth＝32.33w，在高于激光阈值处选取一组注入泵浦功率pin＝58w和对应的激光输出功率pout＝13.35w，根据公式计算得到激光器实际的激光斜效率[0072]将激光器的实际参数ηa＝1-exp(-107*0.02)，107*0.02)，激光器的输出耦合镜透射率t＝20％，代入激光器腔内损耗计算公式中进行计算，得到激光器的腔内损耗δ＝5.28％。[0073]需要说明的是，上述实施例中的数值仅为举例说明，并不用于限定本实施例的保护范围。[0074]本发明提供的一种测量固体激光器腔内损耗的方法，首先根据激光器的注入泵浦功率和对应的激光输出功率绘制激光器的输入-输出功率曲线，然后通过测量的激光器的激光阈值，结合得到的输入-输出功率曲线，在高于激光阈值处读取一组注入泵浦功率对应的激光输出功率，计算得到激光器的斜效率，接着在注入泵浦功率处，利用abcd矩阵计算得到激光晶体处谐振腔模腰斑大小，最后利用计算得到激光器斜效率和激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑的比值的平方值，以实现快速且准确地计算得到激光器的腔内损耗值，该方法可以兼顾单横模、单纵模、多模输出的基频光固体激光器腔内损耗的测量。[0075]实施例2[0076]如图5所示，本实施例提供一种与实施例1中一种测量固体激光器腔内损耗的方法一一对应的一种测量固体激光器腔内损耗的装置，包括输入-输出功率曲线绘制模块10、激光斜效率计算模块20、腔内损耗值计算参数获取模块30和腔内损耗值计算模块40。各功能模块详细说明如下：[0077]输入-输出功率曲线绘制模块10，用于输入-输出功率曲线绘制模块，用于获取被测激光器的注入泵浦功率和对应的激光输出功率，并基于注入泵浦功率和激光输出功率绘制输入-输出功率曲线。[0078]激光斜效率计算模块20，用于读取被测激光器的激光阈值，并在输入-输出功率曲线上高于激光阈值处选取一组注入泵浦功率和激光输出功率，计算激光斜效率。[0079]腔内损耗值计算参数获取模块30，用于获取泵浦激光腰斑，并在注入泵浦功率处，通过谐振腔矩阵计算激光晶体处谐振腔膜光斑。其中，泵浦激光腰斑指泵浦激光在激光晶体处的腰斑大小。[0080]腔内损耗值计算模块40，调用激光器腔内损耗计算公式对激光器斜效率、泵浦激光腰斑和激光晶体处谐振腔模腰斑进行计算，得到激光器的腔内损耗值。[0081]进一步地，腔内损耗值计算模块包括腔内损耗值第一计算单元和腔内损耗值第二计算单元。[0082]腔内损耗值第一计算单元，用于计算基于泵浦激光腰斑和激光晶体处谐振腔模腰斑，计算激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑比值的平方值。[0083]腔内损耗值第二计算单元，用于调用激光器腔内损耗计算公式对激光器斜效率、激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑比值的平方值进行计算，得到激光器的腔内损耗值。[0084]进一步地，激光器腔内损耗计算公式具体为：[0085][0086]式中，δ表示激光器腔内损耗。ηa表示增益介质对泵浦激光的吸收效率，ηa＝1-exp(-αl)，其中，α表示被测激光器中增益介质对泵浦激光的吸收系数，l表示增益介质的径向长度。ηs表示激光斜效率。vl表示输出激光频率，vp表示泵浦激光频率，t表示被测激光器中的输出耦合镜的透射率。β表示激光晶体处谐振腔模腰斑与泵浦激光腰斑比值的平方值，其中，ωl表示激光晶体处谐振腔模腰斑的大小，ωp表示泵浦激光腰斑的大小。[0087]关于一种测量固体激光器腔内损耗的装置的具体限定可以参见上文中对于一种测量固体激光器腔内损耗的方法的限定，在此不再赘述。[0088]所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。[0089]以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。