光束质量因子M2是表征高功率激光器横模特性的主要参数，目前光束分析仪受制于芯片材料无法做到大口径和高功率激光器的检测。本文建立衰减缩束组件仿真模型，通过有限元软件COMSOL进行仿真，研究当借助衰减缩束组件测量大功率、大孔径的激光器的M2时，缩束衰减组件对测试结果的影响
高功率激光器光束质量测量的衰减缩束仿真研究（二）
衰减组件偏振特性对光束质量因子的影响仿真
当高功率激光按照一定角度入射到衰减组件中时，光的偏振态会发生变化，这也会对M2的结果产生影响。仿真计算衰减组件偏振特性对光束质量因子影响的流程图如图1所示。
图1 偏转特性仿真流程图
首先根据光纤参数和波长计算出光纤中的偏转种类和数目，并计算出对应本征模的复振幅，可以通过改变x和y方向上的偏振光系数来实现s光和p光的切换。根据计算出的复振幅分布就可以计算出光强并zui终计算出不同偏振态下的M2。图2为不同偏转态下仿真所得的到的M2。根据图2可知单一偏振方向的M2和原始输出光的M2不同，且s光和p光的M2均小于原始输出光。由此可知当光束通过衰减组件时如果发生退偏现象，将会使zui终测量的M2偏小。
（c)原始输出光的光束质量
图2 不同偏振态下的光束质量因子
缩束组件设计原理与仿真
望远镜系统是常见的激光缩束准直系统，本文采用伽利略型望远镜系统，使用中心波长为1064nm的单模光纤激光器，示意图如图3所示。
图3 缩束组件设计光路
在实际的测试过程中，镜片的制造调试误差会在系统中引入波前畸变，zui终影响M2的测量。为了验证波前畸变对M2的影响，根据图4所示的流程图进行仿真。
图4 仿真缩束组件波相差对激光M2的影响
图5为0°视场下缩束组件的波前图和各项系数，通过zemax分析可知当入射波长为1064nm时，PV值为0.0039λ，低于λ/10的设计要求。
图5 0°视场下缩束组件波前图
图6为0°视场下缩束组件的激光M2曲线，根据该结果可知，当视场为0°时，x方向的M2为1.0338，Y方向的M2为1.0340。而随着视场角度的逐渐增大，x方向的倾斜项、慧差项、离焦项、像散项和球差项均增大，y方向的倾斜项和慧差项则保持不变，计算得到不同视场下的M2，结果如图7所示。
图6 0°视场下缩束组件的激光M2
图7不同视场下的M2
可以明显看到随着视场角度的逐渐变大，水平方向的MX2和竖直方向的My2均出现了不同程度的恶化。当视场从0°增加到7.2°时，M2从1.0330变为1.0855，增加了5%。由此可知，在后续缩束组件的安装过程中要保证入射光与缩束组件光轴的夹角小于7.2°，否则对M2的影响较大。
综上可知入射光与缩束组件中心光轴夹角视场小于 7°时和热致像差的PV值小于 82 nm时，其 对M2的影响小于5%，并且发现当光束通过衰减组件时，若发生退偏，将导致光束质量测量结果偏小。
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