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（一）
高功率激光器是近年来重点发展核心部件，而光束质量因子M2则是表征高功率激光器横模特性的主要参数。分析光束质量有利于探索高功率激光的模场变化机理，从而更好地设计和制造激光装置；掌握上述参数还有助于评估激光近场和远场特性的动态变化，对激光模场进行控制和利用，从而改善激光的近场或远场特性。
目前光束质量的测量大多依靠光束分析仪进行测量，但是随着激光功率和输出孔径的逐渐增加，目前常用的以硅基作为探测芯片的光束分析仪显然难以满足，需要对原有激光进行处理，这就有必要研制高功率光束质量测量中的衰减缩束组件。本文建立衰减缩束组件模型并进行仿真分析，研究高功率激光照射下其波相差对M2的影响。
M2的表达公式如式（1）所示，原理图如图（1）所示，其原理为，基于光强二阶矩定义计算出激光的束宽，再利用双曲线拟合法计算激光束腰宽度和远场发散角，从而计算出激光的M2。
图1 光束质量测量原理示意图
衰减组件热致相差对光束质量因子的影响仿真
要测量高功率激光光束质量，需要将激光功率衰减至微瓦量级，衰减光学元器件在强激光作用下会产生热形变，引发激光热致像差，zui终影响M2的测量。本文通过COMSOL软件对激光热致形变进行仿真，并将产生的相差增加到激光复振幅上，以此研究出激光热致像差对激光光束质量因子M2的影响。
仿真参数和结果分别如表1和图2所示，其中激光波长为1080nm，光斑半径为24.3mm，激光模式为单模，环境温度为20℃，光学器件材料为熔石英玻璃。
表1 熔石英玻璃参数
图2 熔石英玻璃在3KW功率下的热形变分布
根据图2可知镜片在中心位置形变Max，往两侧逐渐减小，在300 S时中心Max形变为16.3nm。将图2的数据根据图3的流程带入计算可得图4所示结果。由图4可知当热致像差从0变为82nm时，M2从1变为1.05，而当这个值改为131nm时，M2则变为1.1。
图3 仿真热致形变对激光光束质量变化的流程图
图4 激光热致像差对激光光束质量的影响
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