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（二）
衰減組件偏振特性對光束質量因子的影響仿真
當高功率激光按照一定角度入射到衰減組件中時，光的偏振態會(hui) 發生變化，這也會(hui) 對M2的結果產(chan) 生影響。仿真計算衰減組件偏振特性對光束質量因子影響的流程圖如圖1所示。
圖1 偏轉特性仿真流程圖
首先根據光纖參數和波長計算出光纖中的偏轉種類和數目，並計算出對應本征模的複振幅，可以通過改變x和y方向上的偏振光係數來實現s光和p光的切換。根據計算出的複振幅分布就可以計算出光強並zui終計算出不同偏振態下的M2。圖2為(wei) 不同偏轉態下仿真所得的到的M2。根據圖2可知單一偏振方向的M2和原始輸出光的M2不同，且s光和p光的M2均小於(yu) 原始輸出光。由此可知當光束通過衰減組件時如果發生退偏現象，將會(hui) 使zui終測量的M2偏小。
（c)原始輸出光的光束質量
圖2 不同偏振態下的光束質量因子
縮束組件設計原理與(yu) 仿真
望遠鏡係統是常見的激光縮束準直係統，本文采用伽利略型望遠鏡係統，使用中心波長為(wei) 1064nm的單模光纖激光器，示意圖如圖3所示。
圖3 縮束組件設計光路
在實際的測試過程中，鏡片的製造調試誤差會(hui) 在係統中引入波前畸變，zui終影響M2的測量。為(wei) 了驗證波前畸變對M2的影響，根據圖4所示的流程圖進行仿真。
圖4 仿真縮束組件波相差對激光M2的影響
圖5為(wei) 0°視場下縮束組件的波前圖和各項係數，通過zemax分析可知當入射波長為(wei) 1064nm時，PV值為(wei) 0.0039λ，低於(yu) λ/10的設計要求。
圖5 0°視場下縮束組件波前圖
圖6為(wei) 0°視場下縮束組件的激光M2曲線，根據該結果可知，當視場為(wei) 0°時，x方向的M2為(wei) 1.0338，Y方向的M2為(wei) 1.0340。而隨著視場角度的逐漸增大，x方向的傾(qing) 斜項、慧差項、離焦項、像散項和球差項均增大，y方向的傾(qing) 斜項和慧差項則保持不變，計算得到不同視場下的M2，結果如圖7所示。
圖6 0°視場下縮束組件的激光M2
圖7不同視場下的M2
可以明顯看到隨著視場角度的逐漸變大，水平方向的MX2和豎直方向的My2均出現了不同程度的惡化。當視場從(cong) 0°增加到7.2°時，M2從(cong) 1.0330變為(wei) 1.0855，增加了5%。由此可知，在後續縮束組件的安裝過程中要保證入射光與(yu) 縮束組件光軸的夾角小於(yu) 7.2°，否則對M2的影響較大。
綜上可知入射光與(yu) 縮束組件中心光軸夾角視場小於(yu) 7°時和熱致像差的PV值小於(yu) 82 nm時，其 對M2的影響小於(yu) 5%，並且發現當光束通過衰減組件時，若發生退偏，將導致光束質量測量結果偏小。
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