激光參數測量

激光的特性，包括它在時間、空間和頻譜中的分佈特性，由各種激光參數表徵。激光參數測量是激光技術中的一個重要方面，也是激光器的研究、生產和應用中的一項基礎工作。

激光功率與能量測量主要是連續激光功率和脈衝激光能量的測量。這些參數表明激光的有無和強弱。其他激光參數的測量，大多與功率和能量的測量有關。對於脈衝激光，常用能量計直接測量單個或數個脈衝的能量，也可用快響應功率計測量脈衝瞬時功率並對時間積分而求出能量。對於連續激光，可以直接用功率計測量激光功率，也可以用測量一定時間內的能量的方法求出平均功率。

激光功率計和激光能量計的接收器通常有光電型和光熱型兩種，儀器的示值與所測激光功率或能量成線性關係。光電型的靈敏度高、響應快；光熱型的光譜響應曲線平坦、穩定性好。不同種類的激光需要用不同的儀器測量。大功率激光測量常用流水式量熱計，調Q激光能量測量常用體吸收型和多次反射式量熱計。為了避免強激光的損害，激光功率和能量測試系統配有各種形式的衰減器。

激光頻譜特性參數測量包括波長、譜線寬度和輪廓、頻率穩定性和相干性等參數的測量。激光波長測量使用光譜儀和干涉儀。大多數激光波長計的主體部分是干涉儀。也可用差拍和外差的方法測量激光波長。

激光波長測量需要各級標準波長譜線輻射源。一般可使用各種元素燈。某些分子飽和吸收譜線穩定的高穩激光，其波長值的相對不確定度小於1×10-10,可作為精密測量的標準。在日常實驗中，可用某些原子、分子的飽和吸收譜或光電流譜的譜線波長值來標定。後者方法比較簡便，標定精度可達0.001埃。由於光速已知，波長測量也可通過光頻測量來實現，但這需要有利用微波頻標來測量光頻的頻率測量鏈。

激光頻率穩定性是指連續運轉的激光，在一定時間間隔內，頻率起伏的方差與該時間內的平均頻率之比。頻率穩定性通常用拍頻方法測量。譜線寬度測量須使用高解析度的光譜儀和干涉儀。激光的相干性也可用干涉技術測量。

激光空域特性參數測量包括測量激光光束直徑、發散角、橢圓度、橫模式、近場和遠場花樣等。這些參數是通過測量激光功率或能量的相對空間分佈得到的。

光束直徑的定義是，在確定的光束橫截面上，激光強度降至中心值的1/2（或1/e、1/e2）處的環的直徑。激光發散角則是光束直徑對激光器輸出窗所張的角。因此，它們的基本測量方法是，用配有狹縫或光闌的能量或功率探測器沿光束橫截面掃描，或者把陣列探測元件直接對準光束測量，藉助電視錄像掃描技術獲得圖形和數學顯示。測量光束直徑、遠近場花樣和發散角的一種簡便而粗略的方法，是將已感光的相紙、熒光材料或像增強器的靶面置於光束的適當部位，取得光束的形狀，並對它進行分析和測量。當激光能量或功率足夠強時，在激光輸出的方向上放置一個長焦距透鏡，觀測其焦平面上靶材燒蝕的孔徑，就可以測出發散角

激光時域特性參數測量包括脈衝波形和寬度、峰值功率、重複功率、瞬時功率、功率穩定性等的測量。峰值功率是較為重要的時域特性參數，但是它要通過激光能量和脈衝寬度或波形測量才能求出。激光時域參數測量需要配備響應速度足夠快的線性探測器和記錄、存儲、顯示系統。激光脈衝寬度在100～5納秒時，使用帶寬100～500兆赫的示波器，最好是記憶示波器或波形數字器。激光脈衝寬度短到1納秒以下時，則使用高速電子光學條紋照相機，或雙光子吸收熒光法和二次諧波強度相關法等測量技術。