CN114488555A - 光束准直设备、方法、装置、存储介质和电子装置 - Google Patents

光束准直设备、方法、装置、存储介质和电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种光束准直设备、方法、装置、存储介质和电子装置，其中，该设备包括：第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组，其中，光第一准直镜组与光束聚焦镜组之间的第一距离以及光束聚焦镜组与第二准直镜组之间的第二距离被设置为允许调整，第二准直镜组的位置固定；第一准直镜组，用于对初始光束进行准直，得到准直光束；光束聚焦镜组，用于对准直光束进行聚焦，得到聚焦光束；第二准直镜组，用于对聚焦光束进行准直，得到目标光斑尺寸的目标光束。通过本发明，解决了相关技术中存在的光束检测设备对光束的检测效率较低的问题，达到了提高光束检测设备对光束的检测效率的效果。

Description

光束准直设备、方法、装置、存储介质和电子装置
技术领域
本发明实施例涉及激光处理领域，具体而言，涉及一种光束准直设备、方法、装置、存储介质和电子装置。
背景技术
近年来，随着制造业技术的快速发展，激光也逐渐在各个领域被广泛的应用，由于其具有亮度高、转换效率高、体积小、寿命长、激光光束质量好等优点，广泛应用于材料加工，如打标、打孔、焊接、切割、清洗、涂覆等以及光通信、光谱成像、医疗等领域。随着工业加工技术的精度要求越来越高，对使用的激光束的空间形态分布、能量分布等光束信息的要求也越来越高，一些实际应用中要求激光器输出的激光束能量呈特定的分布形式、空间形态呈特定分布状态，这就衍生了激光光束的分析测量。
目前行业内在进行光束的分析测量时，需要对待测光束进行光束缩放处理，通过使用准直光束系统进行准直处理，使得准直后的光束能够符合测量设备的光束输入要求，但是由于使用的激光器的型号不同，激光器输出的光束的光斑尺寸也不同，这就导致了用同一参数准直光学系统进行准直后，激光器输出的光斑大小及后端焦距差异较大，因此，当前在对不同的光束进行分析和测量前，需要手动更换不同参数的准直光学系统，操作十分的复杂，并且，在更换了不同的准直光学系统后，后端光路也随之不匹配，致使准直后的光束无法满足光束分析测量设备的需求。
针对相关技术中存在的光束检测设备对光束的检测效率较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种光束准直设备、方法、装置、存储介质和电子装置，以至少解决相关技术中存在的光束检测设备对光束的检测效率较低的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种光束准直设备，包括：第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组，其中，所述光束聚焦镜组设置在所述第一准直镜组和所述第二准直镜组之间，第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组的光路同轴，所述第一准直镜组与所述光束聚焦镜组之间的第一距离以及所述光束聚焦镜组与所述第二准直镜组之间的第二距离被设置为允许调整，所述第二准直镜组的位置固定；所述第一准直镜组，用于对初始光束进行准直，得到准直光束；所述光束聚焦镜组，用于对所述准直光束进行聚焦，得到聚焦光束；所述第二准直镜组，用于对所述聚焦光束进行准直，得到目标光斑尺寸的目标光束，其中，所述目标光束用于输入光束检测设备，所述光束检测设备的目标接口尺寸与所述目标光斑尺寸匹配。
可选的，所述第一准直镜组包括：第一透镜和第二透镜，其中，所述第一透镜和所述第二透镜之间的距离为固定值；所述光束聚焦镜组包括：第三透镜和第四透镜，其中，所述第三透镜和所述第四透镜之间的距离为固定值；所述第二准直镜组包括：第五透镜，其中，所述第五透镜的焦点与所述聚焦光束的焦点重合。
可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜的折射率均为目标折射率，其中，所述目标折射率落在目标折射率区间内，在所述目标折射率区间内的透镜满足对光束的目标色散条件。
可选的，所述第一透镜的光束输入面的曲率半径为正值，所述第一透镜的光束输出面的曲率半径为正值；所述第二透镜的光束输入面的曲率半径为正值，所述第二透镜的光束输出面的曲率半径为负值；所述第三透镜的光束输入面的曲率半径为负值，所述第三透镜的光束输出面的曲率半径为负值；所述第四透镜的光束输入面的曲率半径为正值，所述第四透镜的光束输出面的曲率半径为正值；所述第五透镜的光束输入面的曲率半径为正值，所述第五透镜的光束输出面的曲率半径为正值。
可选的，所述第一透镜的光束输入面为非球面；所述第三透镜的光束输出面为非球面。
根据本发明的一个实施例，提供了一种光束准直方法，包括：获取初始光束的目标光束参数，以及光束检测设备的目标设备参数，其中，所述光束检测设备用于对光束准直设备输出的光束进行检测，所述光束准直设备用于对所述初始光束进行准直，所述光束准直设备包括第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组，所述光束聚焦镜组设置在所述第一准直镜组和所述第二准直镜组之间，所述第一准直镜组、所述光束聚焦镜组和所述第二准直镜组的光路同轴，所述第一准直镜组与所述光束聚焦镜组之间的第一距离以及所述光束聚焦镜组与所述第二准直镜组之间的第二距离被设置为允许调整，所述第二准直镜组的位置固定；根据所述目标光束参数和所述目标设备参数确定所述第一距离的第一距离值和所述第二距离的第二距离值；按照所述第一距离值和所述第二距离值调整所述第一准直镜组和所述光束聚焦镜组，得到目标光束准直设备；控制所述初始光束输入所述目标光束准直设备，得到所述目标光束准直设备输出的目标光斑尺寸的目标光束，其中，所述目标光束用于输入所述光束检测设备，所述光束检测设备的目标接口尺寸与所述目标光斑尺寸匹配。
可选的，所述根据所述目标光束参数和所述目标设备参数确定所述第一距离的第一距离值和所述第二距离的第二距离值，包括：在具有对应关系的光束参数和所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值中确定出与所述目标光束参数对应的目标聚焦光束焦距值，其中，所述聚焦光束焦距值用于指示经所述光束聚焦镜组聚焦后的光束焦点和所述聚焦镜组中心点的距离值；在具有对应关系的所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第一距离中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第一距离值，以及在所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第二距离的对应关系中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第二距离值。
可选的，所述在具有对应关系的所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第一距离中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第一距离值，以及在所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第二距离的对应关系中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第二距离值，包括：根据第一公式计算得到所述第一距离值，其中，所述第一公式为D1=-a1E2-a2E+a3，D1为所述第一距离值，a1、a2和a3是与所述目标设备参数匹配的系数，E为转换因子，所述转换因子是根据第二公式计算得到的，所述第二公式为f=b1E2+b2E+b3,f为所述目标聚焦光束焦距值，b1、b2和b3为与所述目标设备参数匹配的系数；根据第三公式计算得到所述第二距离值，其中，所述第三公式为D2=c1E-c2，D2为所述第二距离值，c1和c2为与所述目标设备参数匹配的系数。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种光束准直装置，包括：获取模块，用于获取初始光束的目标光束参数，以及光束检测设备的目标设备参数，其中，所述光束检测设备用于对光束准直设备输出的光束进行检测，所述光束准直设备用于对所述初始光束进行准直，所述光束准直设备包括第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组，所述光束聚焦镜组设置在所述第一准直镜组和所述第二准直镜组之间，所述第一准直镜组、所述光束聚焦镜组和所述第二准直镜组的光路同轴，所述第一准直镜组与所述光束聚焦镜组之间的第一距离以及所述光束聚焦镜组与所述第二准直镜组之间的第二距离被设置为允许调整，所述第二准直镜组的位置固定；确定模块，用于根据所述目标光束参数和所述目标设备参数确定所述第一距离的第一距离值和所述第二距离的第二距离值；调整模块，用于按照所述第一距离值和所述第二距离值调整所述第一准直镜组和所述光束聚焦镜组，得到目标光束准直设备；控制模块，用于控制所述初始光束输入所述目标光束准直设备，得到所述目标光束准直设备输出的目标光斑尺寸的目标光束，其中，所述目标光束用于输入所述光束检测设备，所述光束检测设备的目标接口尺寸与所述目标光斑尺寸匹配。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
通过本发明，光束准直设备包括第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组，其中，所述光束聚焦镜组设置在所述第一准直镜组和所述第二准直镜组之间，第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组的光路同轴，所述第一准直镜组与所述光束聚焦镜组之间的第一距离以及所述光束聚焦镜组与所述第二准直镜组之间的第二距离被设置为允许调整，所述第二准直镜组的位置固定；所述第一准直镜组，用于对初始光束进行准直，得到准直光束；所述光束聚焦镜组，用于对所述准直光束进行聚焦，得到聚焦光束；所述第二准直镜组，用于对所述聚焦光束进行准直，得到目标光斑尺寸的目标光束，其中，所述目标光束用于输入光束检测设备，所述光束检测设备的目标接口尺寸与所述目标光斑尺寸匹配，即，光束准直设备包括光路同轴的第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组，第一准直镜组用于对初始光束进行准直得到准直光束，光束聚焦镜组用于对准直光束进行聚焦得到聚焦光束，第二准直镜组用于对聚焦光束进行准直得到目标光束，由于第一准直镜组和光束聚焦镜组之间的第一距离是可调的，以及光束聚焦镜组和第二准直镜组之间的第二距离是可调的，从而使得初始光束依次经过第一准直镜组、光束聚焦镜组以及第二准直镜组后得到的目标光束的目标光斑尺寸与光束检测设备的接口尺寸匹配，并且由于第二准直镜组的位置是固定的，从而保证在对不同的初始光束进行准直后得到的符合目标接口尺寸需求的目标光束的同时无需对光束准直设备后的光路的位置进行更改，从而实现通过移动光束准直设备中的镜组的位置将初始光束准直为光斑尺寸与光束检测设备接口尺寸匹配的目标光束，并且光束准直设备后的光路位置也无需更改，从而实现光束检测设备可根据输出的目标光束高效快速的对初始光束的检测，因此，解决了相关技术中存在的光束检测设备对光束的检测效率较低的问题，达到了提高光束检测设备对光束的检测效率的效果。
附图说明
图1是根据本发明实施例的光束准直设备的示意图；
图2是根据本发明实施例的一种可选的光束的准直示意图；
图3是本发明实施例的光束准直方法的移动终端硬件结构框图；
图4是根据本发明实施例的光束准直方法的流程图；
图5是根据本发明实施例的一种可选的光束准直设备内透镜示意图；
图6是根据本发明实施例的一种可选的变焦曲线示意图；
图7是本发明实施例的光束准直设备在最长焦和最短焦时点扩散函数示意图；
图8是本发明实施的光束准直设备在最长焦和最短焦时传递函数MTF图；
图9是根据本发明实施例的光束准直装置的结构框图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的实施例。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
在本实施例中提供了一种光束准直设备，图1是根据本发明实施例的光束准直设备的示意图，如图1所示，该设备包括如下步骤：第一准直镜组12、光束聚焦镜组14和第二准直镜组16，其中，
所述光束聚焦镜组设置在所述第一准直镜组和所述第二准直镜组之间，第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组的光路同轴，所述第一准直镜组与所述光束聚焦镜组之间的第一距离以及所述光束聚焦镜组与所述第二准直镜组之间的第二距离被设置为允许调整，所述第二准直镜组的位置固定；
所述第一准直镜组，用于对初始光束进行准直，得到准直光束；
所述光束聚焦镜组，用于对所述准直光束进行聚焦，得到聚焦光束；
所述第二准直镜组，用于对所述聚焦光束进行准直，得到目标光斑尺寸的目标光束，其中，所述目标光束用于输入光束检测设备，所述光束检测设备的目标接口尺寸与所述目标光斑尺寸匹配。
可选地，在本实施例中，第一准直镜组可以但不限于是由准直镜组成的镜组，或者还可以是由准直镜和聚焦镜组成的镜组，本方案对此不做限定。
可选地，在本实施例中，光束聚焦镜可以是由聚焦镜组成的镜组，或者还可以是由准直镜和聚焦镜组成的镜组，本方案对此不做限定。
可选地，在本实施例中，第二准直镜可以是由准直镜组成的镜组，或者还可以是由准直镜和聚焦镜组成的镜组，本方案对此不做限定。
可选地，在本实施例中，目标光斑尺寸可以但不限于是小于或者等于目标接口尺寸。
可选地，在本实施例中，通过调节第一距离和第二距离从而调节输出的目标光束的目标光斑尺寸，调节后的目标光斑尺寸相比于初始光束的初始光斑尺寸可以但不限于是增大、缩小和相等，本方案对此不做限定。
可选地，在本实施例中，光束检测设备用于根据所述目标光束检测初始光束的属性信息，属性信息可以但不限于包括光束的质量、光束的空间分布、光束的能量分布等等，本方案对此不做限定。
常规的光纤激光准直镜都是一个准直头，在根据不同的使用需求更换不同的准直镜，而对于实际需要的光斑是多种多样的，并不能满足所有的使用要求，为了满足半导体激光器的这一个使用需求通过以上实施例，实现通过调节镜组间距调节光束准直设备的焦距，从而调节准直后的光斑尺寸，图2是根据本发明实施例的一种可选的光束的准直示意图，如图2所示，对同一光束参数的初始光束进行准直时，通过调节第一准直镜组和光束聚焦镜组的第一距离，以及光束聚焦镜组和第二准直镜组的第二距离，从而得到不同光斑尺寸的目标光束，比如，当需要对初始光斑的光斑尺寸缩小时，则增大第一距离，减小第二距离（即将光束聚焦镜组向第二准直镜组侧移动），当需要对初始光束的光斑尺寸放大时，则减小第一距离，增大第二距离（即将光束聚焦镜组向第二准直镜组侧移动）。
通过上述实施例，通过调节镜组位置，调节光束准直设备的焦距，实现在不更改光束准直设备的前提下，对光束的光斑尺寸进行调整，并且，不影响光束准直设备的后截距，实现光束准直设备的固定后截距输出。
通过以上步骤，光束准直设备包括光路同轴的第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组，第一准直镜组用于对初始光束进行准直得到准直光束，光束聚焦镜组用于对准直光束进行聚焦得到聚焦光束，第二准直镜组用于对聚焦光束进行准直得到目标光束，由于第一准直镜组和光束聚焦镜组之间的第一距离是可调的，以及光束聚焦镜组和第二准直镜组之间的第二距离是可调的，从而使得初始光束依次经过第一准直镜组、光束聚焦镜组以及第二准直镜组后得到的目标光束的目标光斑尺寸与光束检测设备的接口尺寸匹配，并且由于第二准直镜组的位置是固定的，从而保证在对不同的初始光束进行准直后得到的符合目标接口尺寸需求的目标光束的同时无需对光束准直设备后的光路的位置进行更改，从而实现通过移动光束准直设备中的镜组的位置将初始光束准直为光斑尺寸与光束检测设备接口尺寸匹配的目标光束，并且光束准直设备后的光路位置也无需更改，使得光束检测设备可根据输出的目标光束高效快速的对初始光束的检测，因此，解决了相关技术中存在的光束检测设备对光束的检测效率较低的问题，达到了提高光束检测设备对光束的检测效率的效果。
作为一种可选的实施例，所述第一准直镜组包括：第一透镜和第二透镜，其中，所述第一透镜和所述第二透镜之间的距离为固定值；
所述光束聚焦镜组包括：第三透镜和第四透镜，其中，所述第三透镜和所述第四透镜之间的距离为固定值；
所述第二准直镜组包括：第五透镜，其中，所述第五透镜的焦点与所述聚焦光束的焦点重合。
可选地，在本实施例中，第一透镜和第二透镜之间的距离可以但不限于是根据透镜的折射率、镜片厚度、镜片焦距值等设置的固定值。
可选地，在本实施例中，第三透镜和第四透镜之间的距离可以但不限于是根据透镜的折射率、镜片厚度、镜片焦距值等设置的固定值。
可选地，在本实施例中，为保证对光束的透过能力，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜可以但不限于是镀有对某属性光束具有高透性的高透膜的透镜，比如镀有高透近红外膜的透镜，同理，为过滤某种光束，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜可以但不限于是镀有对某些属性的光束具有高阻性的高阻膜的透镜。
作为一种可选的实施例，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜的折射率均为目标折射率，其中，所述目标折射率落在目标折射率区间内，在所述目标折射率区间内的透镜满足对光束的目标色散条件。
可选地，在本实施例中，目标色散条件用于指示透镜输出的光束质量，当满足目标色散条件后透镜输出的光束质量较好，色散不明显，成像质量较高，目标色散条件可以但不限于是透镜的色散系数在某一区间内。
可选地，在本实施例中，目标折射率区间可以但不限于是折射率大于等于1.45，且小于等于1.56。
可选地，在本实施例中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜的折射率均为目标厚度。
作为一种可选的实施例，所述第一透镜的光束输入面的曲率半径为正值，所述第一透镜的光束输出面的曲率半径为正值；
所述第二透镜的光束输入面的曲率半径为正值，所述第二透镜的光束输出面的曲率半径为负值；
所述第三透镜的光束输入面的曲率半径为负值，所述第三透镜的光束输出面的曲率半径为负值；
所述第四透镜的光束输入面的曲率半径为正值，所述第四透镜的光束输出面的曲率半径为正值；
所述第五透镜的光束输入面的曲率半径为正值，所述第五透镜的光束输出面的曲率半径为正值。
可选地，在本实施例中，第一透镜的光束输入面的曲率半径大于等于8.09875mm，小于等于8.95125mm，第一透镜的光束输出面的曲率半径大于等于6.94735mm，且小于等于7.67865mm；第二透镜的光束输入面的曲率半径大于等于14.73659mm，且小于等于16.28781mm，第二透镜的光束输出面的曲率半径大于等于11.93523mm，且小于等于13.19157mm；第三透镜的光束输入面的曲率半径大于等于40.750535mm，且小于等于45.040065mm，第三透镜的光束输出面的曲率半径大于等于529.576455mm，且小于等于585.321345mm；第四透镜的光束输入面的曲率半径大于等于9.3594mm，且小于等于10.3446mm，第四透镜的光束输出面的曲率半径大于等于7.536825mm，且小于等于8.330175mm；第五透镜的光束输入面的曲率半径大于等于24.827585mm，小于等于27.441015mm，第五透镜的光束输出面的曲率半径大于等于37.387345mm，且小于等于41.322855mm。
作为一种可选的实施例，第一透镜的光束输入面为非球面；第三透镜的光束输出面为非球面。
可选地，在本实施例中，为了减少成像的像差，防止光束畸变，第一透镜的光束输入面和第三透镜的光束输出面可以被设置为非球面，第一透镜的光束输入面和第三透镜的光束输出面可以被设置相同的非球面系数，也可以被设置为不同的非球面系数，比如，第一透镜的光束输入面和第三透镜的光束输出面可以被设置相同的非球面系数可以被设置为第四阶系数为-8.3867*10-6，第六阶系数为-4.5956*10-6，第八阶系数为-6.8107*10-8。
本申请实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图3是本发明实施例的光束准直方法的移动终端硬件结构框图。如图3所示，移动终端可以包括一个或多个（图3中仅示出一个）处理器302（处理器302可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置）和用于存储数据的存储器304，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备306以及输入输出设备308。本领域普通技术人员可以理解，图3所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图3中所示更多或者更少的组件，或者具有与图3所示不同的配置。
存储器304可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的光束准直方法对应的计算机程序，处理器302通过运行存储在存储器304内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器304可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器304可进一步包括相对于处理器302远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置306用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置306包括一个网络适配器（Network Interface Controller，简称为NIC），其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置306可以为射频（Radio Frequency，简称为RF）模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
本实施例中提供了一种光束准直方法，图4是根据本发明实施例的光束准直方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：
步骤S402，获取初始光束的目标光束参数，以及光束检测设备的目标设备参数，其中，所述光束检测设备用于对光束准直设备输出的光束进行检测，所述光束准直设备用于对所述初始光束进行准直，所述光束准直设备包括第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组，所述光束聚焦镜组设置在所述第一准直镜组和所述第二准直镜组之间，所述第一准直镜组、所述光束聚焦镜组和所述第二准直镜组的光路同轴，所述第一准直镜组与所述光束聚焦镜组之间的第一距离以及所述光束聚焦镜组与所述第二准直镜组之间的第二距离被设置为允许调整，所述第二准直镜组的位置固定；
步骤S404，根据所述目标光束参数和所述目标设备参数确定所述第一距离的第一距离值和所述第二距离的第二距离值；
步骤S406，按照所述第一距离值和所述第二距离值调整所述第一准直镜组和所述光束聚焦镜组，得到目标光束准直设备；
步骤S408，控制所述初始光束输入所述目标光束准直设备，得到所述目标光束准直设备输出的目标光斑尺寸的目标光束，其中，所述目标光束用于输入所述光束检测设备，所述光束检测设备的目标接口尺寸与所述目标光斑尺寸匹配。
通过上述步骤，光束准直设备包括光路同轴的第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组，第一准直镜组用于对初始光束进行准直得到准直光束，光束聚焦镜组用于对准直光束进行聚焦得到聚焦光束，第二准直镜组用于对聚焦光束进行准直得到目标光束，由于第一准直镜组和光束聚焦镜组之间的第一距离是可调的，以及光束聚焦镜组和第二准直镜组之间的第二距离是可调的，因此根据目标光束参数和目标设备参数确定出第一距离对应的第一距离值，以及第二距离对应的第二距离值，从而使得初始光束依次经过调整过第一距离和第二距离的第一准直镜组、光束聚焦镜组以及第二准直镜组后得到的目标光束的目标光斑尺寸与光束检测设备的接口尺寸匹配，并且由于第二准直镜组的位置是固定的，从而保证在对不同的初始光束进行准直后得到的符合目标接口尺寸需求的目标光束的同时无需对光束准直设备后的光路的位置进行更改，从而实现光束检测设备可根据输出的目标光束高效快速的对初始光束的检测，因此，解决了相关技术中存在的光束检测设备对光束的检测效率较低的问题，达到了提高光束检测设备对光束的检测效率的效果。
在上述步骤S402提供的技术方案中，目标光束参数可以但不限于包括时域特性参数、空域特性参数和频域特性参数，其中，时域特性参数可以包括脉冲波形、峰值功率、重复功率、瞬时功率等，空域特性参数可以但不限于包括光斑直径、发散角、光斑模式、近场和远场分布等等，频域特性参数可以但不限于包括波长、谱线宽度、频率稳定性、相干性等等，本方案对此不做限定。
可选地，在本实施例中，目标设备参数可以但不限于包括设备接收目标光束的目标接口的目标接口尺寸，设备与光束检测设备的距离（比如，设备的目标接口与光束检测设备的中心距离，或者目标接口与第二准直镜组的距离）。
在上述步骤S404提供的技术方案中，光束参数不同，经光束聚焦镜组聚焦后得到的聚焦光束的焦点与聚焦镜组的距离值是不同的，进而导致同一聚焦镜组对不同光束参数的光束聚焦得到的聚焦光束照射在第二准直镜上的光斑尺寸是不同的，从而准直后的目标光束的光斑尺寸也是不同的，因此光束参数不同、设备参数不同，对应的第一距离值也是不同的，对应的第二距离值也是不同的。
在上述步骤S406提供的技术方案中，调整后的目标准直设备的后截距与调整前的准直设备的后截距相同。
在上述步骤S408提供的技术方案中，目标光束的目标光斑尺寸相对初始光束的初始光斑尺寸可以是增大的、缩小的、不变的。
可选地，在本实施例中，目标光斑尺寸小于或等于目标接口尺寸。
作为一种可选的实施例，所述根据所述目标光束参数和所述目标设备参数确定所述第一距离的第一距离值和所述第二距离的第二距离值，包括：
在具有对应关系的光束参数和所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值中确定出与所述目标光束参数对应的目标聚焦光束焦距值，其中，所述聚焦光束焦距值用于指示经所述光束聚焦镜组聚焦后的光束焦点和所述聚焦镜组中心点的距离值；
在具有对应关系的所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第一距离中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第一距离值，以及在所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第二距离的对应关系中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第二距离值。
可选地，在本实施例中，第二距离值可以是当目标光束参数的目标聚焦光束的焦点和第二准直镜组的焦点重合时光束聚焦镜组和第二准直镜组之间的距离值。
作为一种可选的实施例，所述在具有对应关系的所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第一距离中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第一距离值，以及在所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第二距离的对应关系中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第二距离值，包括：
根据第一公式计算得到所述第一距离值，其中，所述第一公式为D1=-a1E2-a2E+a3，D1为所述第一距离值，a1、a2和a3是与所述目标设备参数匹配的系数，E为转换因子，所述转换因子是根据第二公式计算得到的，所述第二公式为f=b1E2+b2E+b3,f为所述目标聚焦光束焦距值，b1、b2和b3为与所述目标设备参数匹配的系数；
根据第三公式计算得到所述第二距离值，其中，所述第三公式为D2=c1E-c2，D2为所述第二距离值，c1和c2为与所述目标设备参数匹配的系数。
可选地，在本实施例中，a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1和c2可以但不限于是任意自然数。
光束准直设备中的镜组位置可调，当需要对初始光束进行光束准直处理时，根据光束参数和光束检测设备接口尺寸调节镜组的位置，从而实现自动将初始光束转换为光束检测设备可用的目标光束，从而大大提高了光束检测设备的效率，图5是根据本发明实施例的一种可选的光束准直设备内透镜示意图，如图5所示，光束检测设备需要的目标光斑尺寸为6mm-10mm，为了满足光束准直设备对满足当前大部分光纤激光器输出光束的准直需求，设置光束准直设备的镜头的准直光斑大小为范围，焦距的范围为13.65mm-22.73mm，光束的准直度为小于4mrad，适用波长为915nm至1100nm。数值孔径NA为0.22，满足当前大部分光纤激光器光纤的参数。光纤出口到预准直组第一片的距离为16.27mm，材料为紫外融融石英，能够满足光纤激光器大功率的使用需求，nd（折射率）为1.4585，Vd（色散系数）为67.821。光束准直设备包括第一准直镜组、光束聚焦镜组、第二准直镜组，其中，第一准直镜组包括第一透镜和第二透镜，光束聚焦镜组包括第三透镜和第四透镜，第二准直镜组包括第五透镜。第一透镜的光束入射面为非球面，曲率半径为8.525mm±5%，非球面系数，第四阶为-0.0000083867，第六阶为0.0000045956，第八阶为-0.000000068107，光束输出面的曲率半径为7.313mm±5%，镜片厚度为5mm，材料nd为1.4585，Vd为67.821；第二透镜和第二透镜的间距D1=1.524mm；第二透镜的光束输入面曲率半径为15.5122mm±5%，光束输出面曲率半径为-12.5634mm±5%，T2为5mm，材料nd为1.4585，Vd为67.821；镜第二透镜与第三透镜之间的第一距离的间距可调区间为40.4391mm-2.2578mm；第三透镜的光束入射面的曲率半径S5为-42.8953mm±5%，光束输出面的曲率半径为-557.4489mm±5%，透镜厚度为5mm，材料nd为1.4585，Vd为67.821；第三透镜与第四透镜的间距为1mm；第四透镜的光束入射面的曲率半径为9.852mm±5%，光束输出面的曲率半径为7.9335mm±5%，透镜厚度为5mm，材料nd为1.4585，Vd为67.821；第四透镜与第五透镜之间的第二距离的间距可调区间为2.0369mm-38.8057mm；第五透镜的光束入射面的曲率半径为26.1343mm±5%，光束输出面的曲率半径为39.3551mm±5%，镜片厚度为5mm，材料nd为1.4585，Vd为67.821。
经计算推导，光学系统变焦过程中第一距离（D1）和第二距离（D2）与第三透镜和第四镜片组合焦距f（对光束聚焦后聚焦光束焦点与第三透镜和第四镜片组合中心点的距离）存在以下关系：D1=-0.2532E2-1.3674E+41.719，D2=4.0854E-2.0485，第三第四镜片组合后的焦距：f=0.0579E2+0.3535E+13.304其中E为转换因子，简言之在实际应用中，当不同的参数激光输入时，调整组合焦距值即设置不同的焦距的时候，此时组合焦距为已知参数，由上述公式即可得到D1及D2的值。图6是根据本发明实施例的一种可选的变焦曲线示意图，如图6所示根据第三透镜和第四镜片组合焦距f（对光束聚焦后聚焦光束焦点与第三透镜和第四镜片组合中心点的距离）的变化，D1和D2的值对应变化。
在本实施例中，第一以输出平均功率为2000W的光纤激光器输出的激光光束为激光源，具体光斑模式为，输出基模，波长为1080nm，光斑大小直径为5mm，光束质量为M2为1.4，输出光束空间能量分布为高斯分布；第二，以输出平均功率为2000W的半导体光纤激光器为光源，光斑模式为高阶模，波长为915nm，光斑大小为8mm，光束质量M2为40.5，分别作为应用实施例。
以上述第一种平均功率为2000W的光纤激光器为光源，经输出端帽QBH输出激光后，将准直光学系统接口与激光器输出端帽对接，即激光束经光学系统第一透镜入射面入射，第一透镜与第二透镜是光学系统中的固定的镜组（第一准直组），其目的也是将激光器输出的发散的激光预准直，第一透镜为入射宽视场弯月非球面，能更多地将入射激光汇聚进光学系统，减少能量损失，并且第一透镜上镀有高透膜。第一透镜的焦点与第二透镜的焦点重合，所以实现激光束预准直。第三透镜与第四透镜组成光束聚焦组，实现光学系统的变焦作用，即是通过第一距离和第二距离实现像的倍率的改变，而不改变像的其他特性，其镜片同样采用非球面镜片，目的是为了减小像差，各面均镀有高透膜不造成能量的损失，第三透镜和第四透镜的组合焦点（对光束聚焦后聚焦光束的焦点）与第五透镜的焦点重合，所以经第五透镜输出面输出的激光束为准直后的平行光。综上所述，1080nm的激光经准直光学系统后，输出为光斑大小为5mm，光斑亮度均匀大小不变，则说明输出平行光，通过调节镜组后，可以得到输出的激光光斑大小在14mm至23mm范围内均匀改变，这样以来后端应用的光学系统亦可以不用改变焦距来配合输出的平行激光束。与设计结果相符合。
图7是本发明实施例的光束准直设备在最长焦和最短焦时点扩散函数示意图，图8是本发明实施的光束准直设备在最长焦和最短焦时传递函数MTF图，如图7和图8所示，该光束准直设备最短焦和最长焦均在衍射极限以内，说明光学系统性能良好。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例的方法。
在本实施例中还提供了一种光束准直装置，图9是根据本发明实施例的光束准直装置的结构框图，如图9所示，该装置包括：获取模块92，用于获取初始光束的目标光束参数，以及光束检测设备的目标设备参数，其中，所述光束检测设备用于对光束准直设备输出的光束进行检测，所述光束准直设备用于对所述初始光束进行准直，所述光束准直设备包括第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组，所述光束聚焦镜组设置在所述第一准直镜组和所述第二准直镜组之间，所述第一准直镜组、所述光束聚焦镜组和所述第二准直镜组的光路同轴，所述第一准直镜组与所述光束聚焦镜组之间的第一距离以及所述光束聚焦镜组与所述第二准直镜组之间的第二距离被设置为允许调整，所述第二准直镜组的位置固定；确定模块94，用于根据所述目标光束参数和所述目标设备参数确定所述第一距离的第一距离值和所述第二距离的第二距离值；调整模块96，用于按照所述第一距离值和所述第二距离值调整所述第一准直镜组和所述光束聚焦镜组，得到目标光束准直设备；控制模块98，用于控制所述初始光束输入所述目标光束准直设备，得到所述目标光束准直设备输出的目标光斑尺寸的目标光束，其中，所述目标光束用于输入所述光束检测设备，所述光束检测设备的目标接口尺寸与所述目标光斑尺寸匹配。
可选的，所述确定模块，包括：第一确定单元，用于在具有对应关系的光束参数和所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值中确定出与所述目标光束参数对应的目标聚焦光束焦距值，其中，所述聚焦光束焦距值用于指示经所述光束聚焦镜组聚焦后的光束焦点和所述聚焦镜组中心点的距离值；第二确定单元，用于在具有对应关系的所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第一距离中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第一距离值，以及在所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第二距离的对应关系中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第二距离值。
可选的，所述第二确定单元，用于：根据第一公式计算得到所述第一距离值，其中，所述第一公式为D1=-a1E2-a2E+a3，D1为所述第一距离值，a1、a2和a3是与所述目标设备参数匹配的系数，E为转换因子，所述转换因子是根据第二公式计算得到的，所述第二公式为f=b1E2+b2E+b3,f为所述目标聚焦光束焦距值，b1、b2和b3为与所述目标设备参数匹配的系数；根据第三公式计算得到所述第二距离值，其中，所述第三公式为D2=c1E-c2，D2为所述第二距离值，c1和c2为与所述目标设备参数匹配的系数。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
一个示例性实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器（Read-Only Memory，简称为ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称为RAM）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
在一个示例性实施例中，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及示例性实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种光束准直设备，其特征在于，包括：第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组，其中，
所述光束聚焦镜组设置在所述第一准直镜组和所述第二准直镜组之间，第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组的光路同轴，所述第一准直镜组与所述光束聚焦镜组之间的第一距离以及所述光束聚焦镜组与所述第二准直镜组之间的第二距离被设置为允许调整，所述第二准直镜组的位置固定；
所述第一准直镜组，用于对初始光束进行准直，得到准直光束；
所述光束聚焦镜组，用于对所述准直光束进行聚焦，得到聚焦光束；
所述第二准直镜组，用于对所述聚焦光束进行准直，得到目标光斑尺寸的目标光束，其中，所述目标光束用于输入光束检测设备，所述光束检测设备的目标接口尺寸与所述目标光斑尺寸匹配。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一准直镜组包括：第一透镜和第二透镜，其中，所述第一透镜和所述第二透镜之间的距离为固定值；
所述光束聚焦镜组包括：第三透镜和第四透镜，其中，所述第三透镜和所述第四透镜之间的距离为固定值；
所述第二准直镜组包括：第五透镜，其中，所述第五透镜的焦点与所述聚焦光束的焦点重合。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜的折射率均为目标折射率，其中，所述目标折射率落在目标折射率区间内，在所述目标折射率区间内的透镜满足对光束的目标色散条件。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一透镜的光束输入面的曲率半径为正值，所述第一透镜的光束输出面的曲率半径为正值；
所述第二透镜的光束输入面的曲率半径为正值，所述第二透镜的光束输出面的曲率半径为负值；
所述第三透镜的光束输入面的曲率半径为负值，所述第三透镜的光束输出面的曲率半径为负值；
所述第四透镜的光束输入面的曲率半径为正值，所述第四透镜的光束输出面的曲率半径为正值；
所述第五透镜的光束输入面的曲率半径为正值，所述第五透镜的光束输出面的曲率半径为正值。
5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一透镜的光束输入面为非球面；所述第三透镜的光束输出面为非球面。
6.一种光束准直方法，其特征在于，包括：
获取初始光束的目标光束参数，以及光束检测设备的目标设备参数，其中，所述光束检测设备用于对光束准直设备输出的光束进行检测，所述光束准直设备用于对所述初始光束进行准直，所述光束准直设备包括第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组，所述光束聚焦镜组设置在所述第一准直镜组和所述第二准直镜组之间，所述第一准直镜组、所述光束聚焦镜组和所述第二准直镜组的光路同轴，所述第一准直镜组与所述光束聚焦镜组之间的第一距离以及所述光束聚焦镜组与所述第二准直镜组之间的第二距离被设置为允许调整，所述第二准直镜组的位置固定；
根据所述目标光束参数和所述目标设备参数确定所述第一距离的第一距离值和所述第二距离的第二距离值；
按照所述第一距离值和所述第二距离值调整所述第一准直镜组和所述光束聚焦镜组，得到目标光束准直设备；
控制所述初始光束输入所述目标光束准直设备，得到所述目标光束准直设备输出的目标光斑尺寸的目标光束，其中，所述目标光束用于输入所述光束检测设备，所述光束检测设备的目标接口尺寸与所述目标光斑尺寸匹配。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标光束参数和所述目标设备参数确定所述第一距离的第一距离值和所述第二距离的第二距离值，包括：
在具有对应关系的光束参数和所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值中确定出与所述目标光束参数对应的目标聚焦光束焦距值，其中，所述聚焦光束焦距值用于指示经所述光束聚焦镜组聚焦后的光束焦点和所述聚焦镜组中心点的距离值；
在具有对应关系的所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第一距离中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第一距离值，以及在所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第二距离的对应关系中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第二距离值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在具有对应关系的所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第一距离中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第一距离值，以及在所述光束聚焦镜组的聚焦光束焦距值、设备参数和第二距离的对应关系中确定与所述目标聚焦光束焦距值和所述目标设备参数对应的第二距离值，包括：
根据第一公式计算得到所述第一距离值，其中，所述第一公式为D1=-a1E2-a2E+a3，D1为所述第一距离值，a1、a2和a3是与所述目标设备参数匹配的系数，E为转换因子，所述转换因子是根据第二公式计算得到的，所述第二公式为f=b1E2+b2E+b3,f为所述目标聚焦光束焦距值，b1、b2和b3为与所述目标设备参数匹配的系数；
根据第三公式计算得到所述第二距离值，其中，所述第三公式为D2=c1E-c2，D2为所述第二距离值，c1和c2为与所述目标设备参数匹配的系数。
9.一种光束准直装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取初始光束的目标光束参数，以及光束检测设备的目标设备参数，其中，所述光束检测设备用于对光束准直设备输出的光束进行检测，所述光束准直设备用于对所述初始光束进行准直，所述光束准直设备包括第一准直镜组、光束聚焦镜组和第二准直镜组，所述光束聚焦镜组设置在所述第一准直镜组和所述第二准直镜组之间，所述第一准直镜组、所述光束聚焦镜组和所述第二准直镜组的光路同轴，所述第一准直镜组与所述光束聚焦镜组之间的第一距离以及所述光束聚焦镜组与所述第二准直镜组之间的第二距离被设置为允许调整，所述第二准直镜组的位置固定；
确定模块，用于根据所述目标光束参数和所述目标设备参数确定所述第一距离的第一距离值和所述第二距离的第二距离值；
调整模块，用于按照所述第一距离值和所述第二距离值调整所述第一准直镜组和所述光束聚焦镜组，得到目标光束准直设备；
控制模块，用于控制所述初始光束输入所述目标光束准直设备，得到所述目标光束准直设备输出的目标光斑尺寸的目标光束，其中，所述目标光束用于输入所述光束检测设备，所述光束检测设备的目标接口尺寸与所述目标光斑尺寸匹配。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现所述权利要求6至8任一项中所述的方法的步骤。
11.一种电子装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述权利要求6至8任一项中所述的方法的步骤。
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