光束質量因子M2是表征高功率激光器橫模特性的主要參數，目前光束分析儀(yi) 受製於(yu) 芯片材料無法做到大口徑和高功率激光器的檢測。本文建立衰減縮束組件仿真模型，通過有限元軟件COMSOL進行仿真，研究當借助衰減縮束組件測量大功率、大孔徑的激光器的M2時，縮束衰減組件對測試結果的影響
高功率激光器光束質量測量的衰減縮束仿真研究（一）
高功率激光器是近年來重點發展核心部件，而光束質量因子M2則是表征高功率激光器橫模特性的主要參數。分析光束質量有利於(yu) 探索高功率激光的模場變化機理，從(cong) 而更好地設計和製造激光裝置；掌握上述參數還有助於(yu) 評估激光近場和遠場特性的動態變化，對激光模場進行控製和利用，從(cong) 而改善激光的近場或遠場特性。
目前光束質量的測量大多依靠光束分析儀(yi) 進行測量，但是隨著激光功率和輸出孔徑的逐漸增加，目前常用的以矽基作為(wei) 探測芯片的光束分析儀(yi) 顯然難以滿足，需要對原有激光進行處理，這就有必要研製高功率光束質量測量中的衰減縮束組件。本文建立衰減縮束組件模型並進行仿真分析，研究高功率激光照射下其波相差對M2的影響。
M2的表達公式如式（1）所示，原理圖如圖（1）所示，其原理為(wei) ，基於(yu) 光強二階矩定義(yi) 計算出激光的束寬，再利用雙曲線擬合法計算激光束腰寬度和遠場發散角，從(cong) 而計算出激光的M2。
圖1 光束質量測量原理示意圖
衰減組件熱致相差對光束質量因子的影響仿真
要測量高功率激光光束質量，需要將激光功率衰減至微瓦量級，衰減光學元器件在強激光作用下會(hui) 產(chan) 生熱形變，引發激光熱致像差，zui終影響M2的測量。本文通過COMSOL軟件對激光熱致形變進行仿真，並將產(chan) 生的相差增加到激光複振幅上，以此研究出激光熱致像差對激光光束質量因子M2的影響。
仿真參數和結果分別如表1和圖2所示，其中激光波長為(wei) 1080nm，光斑半徑為(wei) 24.3mm，激光模式為(wei) 單模，環境溫度為(wei) 20℃，光學器件材料為(wei) 熔石英玻璃。
表1 熔石英玻璃參數
圖2 熔石英玻璃在3KW功率下的熱形變分布
根據圖2可知鏡片在中心位置形變Max，往兩(liang) 側(ce) 逐漸減小，在300 S時中心Max形變為(wei) 16.3nm。將圖2的數據根據圖3的流程帶入計算可得圖4所示結果。由圖4可知當熱致像差從(cong) 0變為(wei) 82nm時，M2從(cong) 1變為(wei) 1.05，而當這個(ge) 值改為(wei) 131nm時，M2則變為(wei) 1.1。
圖3 仿真熱致形變對激光光束質量變化的流程圖
圖4 激光熱致像差對激光光束質量的影響
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