CN108088557B - 一种中红外激光光束分析装置 - Google Patents

一种中红外激光光束分析装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108088557B
CN108088557B CN201810044041.9A CN201810044041A CN108088557B CN 108088557 B CN108088557 B CN 108088557B CN 201810044041 A CN201810044041 A CN 201810044041A CN 108088557 B CN108088557 B CN 108088557B
Authority
CN
China
Prior art keywords
roller
knife edge
laser beam
power detector
fixing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810044041.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108088557A (zh
Inventor
陈付志
吕新杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Institute of Advanced Laser Technology
Original Assignee
Nanjing Institute of Advanced Laser Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Institute of Advanced Laser Technology filed Critical Nanjing Institute of Advanced Laser Technology
Priority to CN201810044041.9A priority Critical patent/CN108088557B/zh
Publication of CN108088557A publication Critical patent/CN108088557A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108088557B publication Critical patent/CN108088557B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/0271—Housings; Attachments or accessories for photometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种中红外激光光束分析装置，包括外部固定部件和内部测量系统，所述固定部件包括支撑壳体和密封盖；所述测量系统包括限位转动轴承、高精度编码器组件、滚筒、传动精密齿轮、微型电机组件、功率探测计；激光光束通过支撑壳体上的通光孔入射到内部测量系统，微型电机转动带动传动精密齿轮上的滚筒转动，狭缝或刀口后面的功率探测计记录被扫过的光束的能量，同时编码器对滚筒的位置进行读取，再利用PC分析光束。本发明的中红外激光光束分析装置，具有覆盖光谱宽、测量准确、受功率影响小、使用方便灵活等特点，可在两个维度上实现对中红外激光光束的灵敏测量。

Description

一种中红外激光光束分析装置
技术领域
本发明涉及激光领域，尤其涉及一种中红外激光光束分析装置。
背景技术
在光谱中波长从0.75um到1000um的这一段称为红外光，一般人们将其划分为近红外、中红外、远红外三个部分，波长分为分别是0.75～3.0um，3～20um，20～1000um。其中，中红外波段在遥感、探测、医疗和生物成像等领域有着重要的应用。
中红外激光因为高亮度、良好的相干性和极高的空间分辨力得到广泛的应用，如激光定向红外干扰、激光通讯、红外测距、大气测风速，温度、生物成像等领域。随着各种波长的中红外激光器问世，加之输出功率越来越高，应用范围也越来越广泛；激光光束特性是激光器的重要指标，对于中红外激光光束的分析，是利用中红外激光的前提与基础。
对于中红外波段的激光光束，利用CCD(Charge coupled Device)相机测量其光斑分布与大小，受光束能量影响较大，且中红外CCD分辨率普遍较低。当功率较大时，使用衰减片时会影响CCD成像质量，因此CCD对中红外光束进行分析误差很大。
目前，市场上中红外激光光束的分析装置有DUMA OPTRONICS的Beam Analyzer系列和OPHIR-photon的Nano Scan系列，主要利用狭缝扫描和刀口的方法测量光束光斑的大小，利用狭缝和刀口扫过光斑时，扫描透过的功率随着狭缝或者刀口沿光斑中心某一方向扫描的距离呈特定能量分布，并读取相应的数据，再利用数据分析，拟合出光斑大小，通过软件模拟出三维分布图；进一步可以测量光束的发散角。
但目前市场上的光束分析装置，不仅可测量光谱范围较小，限制了使用范围，同时由于使用狭缝扫描测量光束特性，狭缝的宽度限制了分析结果的分辨率；并且操作性不佳，使用及其不灵活，通用性差；特别对中红外激光光束分析时，响应功率至少百毫瓦级，甚至瓦级，导致不能对小功率的中红外激光光束进行准确的测量。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种中红外激光光束分析装置。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种中红外激光光束分析装置，包括外部固定部件和内部测量系统，所述固定部件包括支撑壳体和密封盖；所述测量系统包括限位转动轴承、高精度编码器组件、滚筒、传动精密齿轮、微型电机组件、功率探测计；所述支撑壳体一侧开设通光孔，与功率探测计的探测面同心；所述传动精密齿轮与微型电机组件啮合，所述微型电机组件带动传动精密齿轮，从而带动滚筒转动；若干限位转动轴承紧贴设置于滚筒外侧；所述滚筒外侧沿轴线方向设有狭缝或刀口；所述功率探测计固定于狭缝或刀口后面，用于测量被狭缝或刀口扫过的光束能量；所述高精度编码器组件用于记录滚筒的位置信息。
进一步地，所述支撑壳体底板上设有用于固定限位转动轴承的支柱、用于固定传动精密齿轮的带微型轴承的槽组件、功率探测计固定槽。
进一步地，所述微型电机组件包括步进电机和外置减速头。
进一步地，所述高精密编码器组件连接有啮合齿轮，滚筒转动时，带动啮合齿轮，高精度编码器组件记录滚筒的位置信息。
进一步地，所述测量系统置于支撑壳体内，再由密封盖密封。
进一步地，所述刀口包括等腰梯形刀口、矩形刀口、等腰直角刀口。
进一步地，所述滚筒固定在传动精密齿轮侧边。
进一步地，所述功率探测计的前面设置宽带滤光片，滤除自然杂光。
有益效果：本发明的中红外激光光束分析装置，具有覆盖光谱宽、测量准确、受功率影响小、使用方便灵活等特点，可在两个维度上实现对中红外激光光束的灵敏测量。本发明利用狭缝或刀口法对光束进行分析，既提供了多方案分析结果，又可以提高分析精度。
附图说明
图1是本发明中红外激光光束分析装置的平面示意图；
图2是本发明中红外激光光束分析装置的立体示意图；
图3是滚筒的示意图；
图4是狭缝或刀口扫描光束示意图；
图5是支撑壳体底板示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1所示，本发明的中红外激光光束分析装置，包括外部固定部件和内部测量系统，固定部件包括支撑壳体6和密封盖7；测量系统包括限位转动轴承3、高精度编码器组件8、滚筒1、传动精密齿轮2、微型电机组件5、功率探测计4。测量系统置于支撑壳体内，再由密封盖密封，实现装置的小型化。
如图2所示，支撑壳体6一侧开设圆形通光孔9，与功率探测计4的探测面同心。传动精密齿轮2与微型电机组件5啮合，微型电机组件5提供转动能量，带动传动精密齿轮2，从而带动滚筒1转动。若干限位转动轴承3紧贴设置于滚筒1外侧，限位转动轴承3对传动精密齿轮起到限位，承载，转动等作用。如图3所示，滚筒1外侧沿轴线方向设有狭缝或刀口，驱动滚筒，利用滚筒上的各种形状各异的狭缝、刀口扫描光束，实现对光束的分析。微型电机组件5包括步进电机和外置减速头，可以提供微小步进角转动，达到对较小中红外光斑的分析。
如图4所示，滚筒1的侧壁上沿轴线方向开设狭缝、等腰梯形刀口、矩形刀口、等腰直角刀口等，滚筒1固定在传动精密齿轮2侧边。等腰梯形刀口和等腰直角的两个腰夹角为90°，等腰梯形上下底与轴线垂直，达到在互相垂直的两个方向上对光束的扫描与分析，这两个方向分别为与X方向成45°的和135°，图中，W和V是对光束所解析的两个方向，滚筒上的狭缝平行于中心轴线。
功率探测计4固定于狭缝或刀口后面，但不影响滚筒转动，快速响应，宽光谱覆盖，稳定型功率计，用于测量被狭缝或刀口扫过的光束能量。可在功率探测计4的前面加宽带滤光片，滤除自然杂光。
高精度编码器组件8用于记录滚筒的位置信息。高精密编码器组件8连接有啮合齿轮，滚筒1转动时，带动啮合齿轮，高精度编码器组件8记录滚筒的位置信息，对滚筒转动情况检测及对滚筒位置信息进行编码。
如图5所示，支撑壳体6底板上设有用于固定限位转动轴承3的支柱、用于固定传动精密齿轮2的带微型轴承的槽组件、功率探测计4固定槽、固定高精度编码器组件的第一孔位6-3、固定微型电机组件的第二孔位6-4，起到承载重量的作用。
在一具体实施例中，分析装置的尺寸设计，滚筒内径为86mm，外径为90mm，滚筒壁宽25mm；用密度较小的金属铝制造。
如图4中的等腰梯形刀口，两个腰与X轴正方向分别成135°和225°，腰长21.2mm，上地长10mm，高为15mm；等腰直角三角刀口，两腰相对X、Y轴的位置关系与等腰梯形一致。矩形刀口的尺寸为15mm*30mm，狭缝尺寸为15mm*1mm
传动精密齿轮与微型电机组件中的减速头齿轮内啮合，齿轮为标准齿轮，模数取1。精密齿轮外径为96mm，齿根圆直径为84mm，齿顶圆直径为82mm，中心距为38mm。限位转动轴承内径为3mm，外径为5mm，高4mm，限位圆直径9mm，高3mm。高精度编码器8位高精度12线编码器。
测量时，需要先用功率探测计测量待测光束的功率，确保待测光束功率在本发明装置的测量范围。当待测光束通过通光孔，光斑被转动的滚筒上的刀口和狭缝扫过。功率探测计4快速探测透过狭缝和被刀口未扫过的光束能量，并利用PC采集，同时此时的微型编码器传回滚筒的位置信息，利用PC端软件处理数据，即可得到中红外激光此处的光斑大小，分析光束时，在两个方向对光束进行分析，W和V两个方向。
实验证明，本发明功率计波长覆盖范围为0.26～10.6um，测量功率范围为100um-5W，相应时间小于2s；尺寸为25mm*44mm*42mm，通光孔径为15mm。
本发明的中红外激光光束分析装置，当激光光束通过支撑壳体上的通光孔，入射到内部测量系统后，微型电机组件转动带动传动精密齿轮上的滚筒转动，实现狭缝和刀口对光束的扫描，狭缝和刀口后面的功率探测计记录被狭缝扫过的光束的能量，同时编码器对转筒的位置进行读取，再利用在PC(个人电脑)端的软件收集滚筒位置信息和对应扫过的能量数值，分析光束。
本发明利用狭缝或刀口法对光束进行分析，既提供了多方案分析结果，又可以提高分析精度。分析光束的基本原理是：利用刀口在某一通过光斑的方向扫过，利用功率探测计等测量器件测量扫过的功率，刀口的位置坐标，拟合出此位置处光斑的能量分布，光斑大小等光束特性。

Claims (1)

1.一种中红外激光光束分析装置，其特征在于：包括外部固定部件和内部测量系统，所述固定部件包括支撑壳体(6)和密封盖(7)；
所述测量系统包括限位转动轴承(3)、高精度编码器组件(8)、滚筒(1)、传动精密齿轮(2)、微型电机组件(5)、功率探测计(4)；
所述支撑壳体(6)一侧开设通光孔(9)，与功率探测计(4)的探测面同心；
所述传动精密齿轮(2)与微型电机组件(5)啮合，所述微型电机组件(5)带动传动精密齿轮(2)，从而带动滚筒(1)转动；若干限位转动轴承(3)紧贴设置于滚筒(1)外侧；所述滚筒(1)外侧沿轴线方向设有狭缝或刀口；
所述功率探测计(4)固定于狭缝或刀口后面，用于测量被狭缝或刀口扫过的光束能量；
所述高精度编码器组件(8)用于记录滚筒的位置信息，
所述支撑壳体(6)底板上设有用于固定限位转动轴承(3)的支柱(6-1)、功率探测计(4)固定槽(6-2)、固定高精度编码器组件的第一孔位(6-3)、固定微型电机组件的第二孔位(6-4)，
所述微型电机组件(5)包括步进电机和外置减速头，
所述高精度编码器组件(8)连接有啮合齿轮，滚筒(1)转动时，带动啮合齿轮，高精度编码器组件(8)记录滚筒的位置信息，
所述测量系统置于支撑壳体内，再由密封盖密封，
所述刀口包括等腰梯形刀口、矩形刀口、等腰直角刀口，
所述滚筒(1)固定在传动精密齿轮(2)侧边，
所述功率探测计(4)的前面设置宽带滤光片，滤除自然杂光，
所述支撑壳体(6)底板上还设有用于固定传动精密齿轮(2)的带微型轴承的槽组件。
CN201810044041.9A 2018-01-17 2018-01-17 一种中红外激光光束分析装置 Active CN108088557B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810044041.9A CN108088557B (zh) 2018-01-17 2018-01-17 一种中红外激光光束分析装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810044041.9A CN108088557B (zh) 2018-01-17 2018-01-17 一种中红外激光光束分析装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108088557A CN108088557A (zh) 2018-05-29
CN108088557B true CN108088557B (zh) 2023-12-05

Family

ID=62183193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810044041.9A Active CN108088557B (zh) 2018-01-17 2018-01-17 一种中红外激光光束分析装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108088557B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109116874B (zh) * 2018-09-06 2021-11-23 安徽大学 电磁控制单摆与u形槽齿轮节奏配合装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5064284A (en) * 1990-04-26 1991-11-12 Coherent, Inc. Apparatus for measuring the mode quality of a laser beam
US5078491A (en) * 1990-04-26 1992-01-07 Coherent, Inc. Apparatus for measuring the mode quality of a laser beam
US5459565A (en) * 1993-08-20 1995-10-17 Duma Optronics, Ltd. Laser beam analyzer
CN102519587A (zh) * 2011-12-30 2012-06-27 山西大学 快速测量激光光束光强分布的简易装置
CN105444878A (zh) * 2014-09-24 2016-03-30 中国科学院大连化学物理研究所 一种高精度氧碘化学激光远场光束质量测量装置和方法
CN205648861U (zh) * 2016-02-25 2016-10-19 山东港源海洋生物工程有限公司 一种无轴式海藻沥水绞笼

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5064284A (en) * 1990-04-26 1991-11-12 Coherent, Inc. Apparatus for measuring the mode quality of a laser beam
US5078491A (en) * 1990-04-26 1992-01-07 Coherent, Inc. Apparatus for measuring the mode quality of a laser beam
US5459565A (en) * 1993-08-20 1995-10-17 Duma Optronics, Ltd. Laser beam analyzer
CN102519587A (zh) * 2011-12-30 2012-06-27 山西大学 快速测量激光光束光强分布的简易装置
CN105444878A (zh) * 2014-09-24 2016-03-30 中国科学院大连化学物理研究所 一种高精度氧碘化学激光远场光束质量测量装置和方法
CN205648861U (zh) * 2016-02-25 2016-10-19 山东港源海洋生物工程有限公司 一种无轴式海藻沥水绞笼

Also Published As

Publication number Publication date
CN108088557A (zh) 2018-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190040044A (ko) 필드 내에서 거리 정보를 수집하기 위한 광학 시스템
CN203949871U (zh) 一种便携式拉曼光谱仪
Malkamäki et al. Portable hyperspectral lidar utilizing 5 GHz multichannel full waveform digitization
CN101813558A (zh) 一种测量光学系统调制传递函数的装置及方法
CN102755167A (zh) 非侵入式血糖监测装置与方法以及生化分子的分析方法
CN205091463U (zh) 一种激光雷达扫描探测装置
CN104515748B (zh) 一种基于飞秒激光的太赫兹时域光谱仪
DE19911419A1 (de) Digitales Bereichssensorsystem
CN103411957A (zh) 高空间分辨双轴共焦图谱显微成像方法与装置
CN105068082A (zh) 一种激光雷达扫描探测方法及装置
CN206546432U (zh) 一种基于时间飞行法的激光雷达光学系统
CN214844655U (zh) 一种后散射烟尘仪的校准结构
CN108088557B (zh) 一种中红外激光光束分析装置
CN107931784A (zh) 一种平面电弧成像与光谱同步采集装置
WO2020117947A1 (en) System and methods of fluorescence microscope calibration
CN104596639B (zh) 一种用于半导体光源的远场三维强度的表征装置
CN209784528U (zh) 激光雷达及其激光垂直校准装置
CN211293237U (zh) 一种激光扫描测量仪
CN103575386B (zh) 基于旋转叶片的漫反射式强光时空采样测量方法及装置
CN104897580A (zh) 一种非直观成像检测大气成分的光学系统和方法
CN102980534A (zh) 一种隐蔽转轴与端面垂直度的非接触测量方法及系统
US6788398B1 (en) Far-field scanning apparatus and method for rapid measurement of light source characteristics with high dynamic range
CN207763820U (zh) 一种中红外激光光束分析装置
CN109374266B (zh) 一种基于光学器件响应的检测系统及方法
CN204594427U (zh) 角度测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant