CN1448694A - 激光光斑有效面积测试装置 - Google Patents

激光光斑有效面积测试装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1448694A
CN1448694A CN 03116835 CN03116835A CN1448694A CN 1448694 A CN1448694 A CN 1448694A CN 03116835 CN03116835 CN 03116835 CN 03116835 A CN03116835 A CN 03116835A CN 1448694 A CN1448694 A CN 1448694A
Authority
CN
China
Prior art keywords
useful area
pixel
ccd imaging
laser facula
measurement system
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.)
Granted
Application number
CN 03116835
Other languages
English (en)
Other versions
CN1187574C (zh
Inventor
杨镜新
沈卫星
庄亦飞
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.)
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
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 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority to CNB031168353A priority Critical patent/CN1187574C/zh
Publication of CN1448694A publication Critical patent/CN1448694A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1187574C publication Critical patent/CN1187574C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

一种激光光斑有效面积测试装置,其特征在于它由CCD成像测量系统与计算机构成,两者之间采用光缆进行光电信号耦合,所说的CCD成像测量系统为面阵CCD成像系统,所述的计算机应具有64位图形加速卡、显示器、和打印机,该计算机(3)安装有计算激光光斑有效面积的软件程序,该软件要求运行在中文Windows95以上环境下,同时应配有MATLAB作为辅助工具平台。本发明装置具有测试精度高、操作简单的优点。

Description

激光光斑有效面积测试装置
技术领域
本发明涉及激光光斑,特别是一种激光光斑有效面积测试装置。
背景技术
在测试光学元件与材料的激光损伤阈值时,首先需要准确地测量激光打在被测光学样品上的有效面积。
已有的技术:例如ISO11254-1.2光学表面的激光破坏阈值测试方法中,对有效面积在理论上进行了定义,但是并未做出实际的测试装置。目前测量有效面积采用的是光楔法,即借助于尖劈的多次反射,使激光束分成多束,即传播方向不同,但能量分布比例不变而强度变化可知的子光束,在场图纸上打出一列损伤斑点,经数据处理后测出有效面积。
上述方法存在的问题主要是:只能用于高斯型或近高斯型的具有对称空间分布的激光光束。在测量时由于光斑的边缘比较模糊,给准确测定带来一定的麻烦,误差比较大。例如当激光光斑直径为1m的时候,半径误差为0.1mm,则有效面积的误差就高达36%。而且工作量较大。当激光光束的空间分布不是近高斯型的时候,就无法确定光束空间分布的函数表达式,就无法计算有效面积。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有方法所存在的缺点,提供一种激光光斑有效面积测试装置,使之可以测试激光空间任何分布形状的光束的有效面积,而且操作方便,无需人工计算,并可以直接在计算机上显示结果并打印出来。
本发明的技术解决方案如下:
一种激光光斑有效面积测试装置,其特征在于它由CCD成像测量系统与计算机构成,两者之间采用光缆进行光电信号耦合,所说的CCD成像测量系统为面阵CCD成像系统,所述的计算机应具有64位图形加速显示卡、显示器,该计算机安装有计算激光光斑有效面积的软件程序,该软件要求运行在中文Windows95以上环境下,同时应配有MATLAB作为辅助工具平台。
所述的激光光斑有效面积的计算公式:
         Aeff=(Et-EBackground)/Emp×Apixel
         其中:Et:总能量,
               EBackground:背景能量,
               Emp:最大能量,
               Apixel:像元素尺寸。
所述的CCD成像测量系统为SIZE512×512全帧型CCD器件,像元素为512×512,像元尺寸24μm×24μm,图像分辨率12Bit,动态范围>3000,成像面积12.3mm×12.3mm。
本发明的有效面积计算分析软件是根据有效面积的定义做出的:
由于光学元件的激光损伤阈值是指激光与光学材料元件相互作用后不产生损伤时的最大的激光能量密度。因此我们要计算光学材料的激光损伤阈值,关键是要知道打在被测材料上的激光总能量以及打在被测材料上的激光光斑的有效面积。有效面积的概念在激光损伤阈值测试中是至关重要的。因为实际的激光能量的空间分布并不总是均匀对称分布的,这就很难准确地计算激光光斑的面积。而在被测元件上总存在一个激光峰值能量密度,这个激光峰值能量密度是最容易对材料产生损伤的。因此就不能简单的用激光总能量除以光斑面积的方法来确定损伤阈值。而是要用激光总能量除以光斑的有效面积来确定。有效面积是这样定义的:如果激光光束的空间分布是稳定的(并不要求是均匀分布的),则激光总能量Q,峰值能量密度Hmax和光束有效面积Aeff之间的关系为: A eff = Q H max = ∫ - ∞ ∞ ∫ - ∞ ∞ H ( x , y ) dxdy H max 换句话说,就是激光总能量除以光斑的有效面积应该等于光斑的峰值能量密度。按照这样的公式求出的损伤阈值是比较准确的。
最大能量密度I0=max[limAHole→0(Ehole/Ahole)]。其中点面积AHole是常数,并且不小于像元素尺寸,因此I0=Emax in one pixel/Apixel=Emp/Apixel
根据光斑有效面积定义得到Aeff=Apixel×Et/Emp。CCD的像元素尺寸Apixel=24μm×24μm=5.76×10-4mm2。只要确定Et/Emp的比值就能得到Aeff。要求CCD的每一像元素和观察到的能量是线性关系;摄取时噪声背景很小;处理时噪声背景被减去;CCD动态范围要大。光斑有效面积的计算公式:
        Aeff=(Et-EBackground)/Emp×Apixel
其中:Et:总能量,
      EBackground:背景能量,
      Emp:最大能量,
      Apixel:像元素尺寸。
据此所编的程序如下:
setptr(gcf,′watch′);
  B=get(VsrectBnd,′UserData′);
  hold on;
  [nx ny]=size(B);
  n=0;
  for I=1:nx

  for J=1:ny

     if((I-nx/2)^2+(J-ny/2)^2)<(min(nx,ny)/2)^2

        n=n+1;

        Bt(I,J)=B(I,J);

      else

        B(I,J)=0;
        <!-- SIPO <DP n="3"> -->
        <dp n="d3"/>
        BT(I,J)=5000;

      end

    end

  end

  maxB=max(max(B));

  sumB=sum(sum(B));

  meanB=sumB/n;

  %minB=min(min(Bt));

  fillgene(1)=sumR/(maxB*n);

  fillgene(2)=sumB/maxB*0.024*0.024;
本发明的优点:本发明采用CCD摄像系统;按照有效面积计算分析的准确定义;编制了有效的计算软件,并使之嵌入MATLAB软件中,成为一套完整的激光光斑有效面积测试装置。与已有的技术相比,本发明测试有效面积的精度大大提高。而且使用非常方便,操作简单。对激光光强的任何分布都可以进行有效面积的计算。
附图说明
图1为本发明激光光斑有效面积测试装置的示意图。
具体实施方式
本发明装置由CCD成像测量系统1与计算机3构成,两者之间采用光缆2进行光电信号耦合。采用光缆进行耦合的目的是为了防止杂乱信号进入计算机,避免计算机受到干扰。测试图像进入计算机后,由计算机进行计算分析后,把有效面积的测试结果在显示器4上显示出来,或由打印机5进行打印。
所说的CCD成像测量系统为SIZE512×512全帧型CCD器件。像元素为512×512,像元尺寸24μm×24μm,图像分辨率12Bit,动态范围>3000,成像面积12.3mm×12.3mm。也可以用其它类型的面阵CCD成像系统。图像分辨率越小越好。CCD成像系统完成光束的图像摄取及存储。经过计算机处理,就可以对任何空间分布的光束进行有效面积的计算。计算机硬件配置推荐如下:
CPU:Intel Pentium 133M    内存:16M(EDO)
硬盘:1G以上               显示卡:64位图形加速卡
显示器:17英寸彩色监视器。
软件要求运行在中文Windows95以上环境下,同时应配有MATLAB作为辅助工具平台。
本发明最佳实施装置如图1所示,CCD成像测量系统1主要由电源、CCD摄像头、控制箱、PC接口控制卡、图像采集卡组成。计算机3为CPU 2G,内存256M,硬盘40G,显示卡为64位图形加速卡,17英寸彩色显示器。CCD成像测量系统1与计算机3之间用光纤2进行耦合。计算机3中安装有本发明编制的有效面积计算程序与MATLAB软件。被测样品上的激光光斑的能量分布经CCD成像测量系统1摄取后,通过光纤2到达计算机3,由计算机处理后,在显示器4上显示,给出光斑的有效面积。

Claims (3)

1、一种激光光斑有效面积测试装置,其特征在于它由CCD成像测量系统(1)与计算机(3)构成,两者之间采用光缆(2)进行光电信号耦合,所说的CCD成像测量系统为面阵CCD成像系统,所述的计算机应具有64位图形加速显示卡和显示器,该计算机(3)安装有计算激光光斑有效面积的软件程序,该软件要求运行在中文Windows95以上环境下,同时应配有MATLAB作为辅助工具平台。
2、根据权利要求1所述的激光光斑有效面积测试装置,其特征在于激光光斑有效面积的计算公式:
       Aeff=(Et-EBackground)/Emp×Apixel
       其中:Et:总能量,
             EBackground:背景能量,
             Emp:最大能量,
             Apixel:像元素尺寸。
3、根据权利要求1所述的激光光斑有效面积测试装置,其特征在于所述的CCD成像测量系统(1)为SIZE512×512全帧型CCD器件,像元素为512×512,像元尺寸24μm×24μm,图像分辨率12Bit,动态范围>3000,成像面积12.3mm×12.3mm。
CNB031168353A 2003-05-09 2003-05-09 激光光斑有效面积测试装置 Expired - Fee Related CN1187574C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB031168353A CN1187574C (zh) 2003-05-09 2003-05-09 激光光斑有效面积测试装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB031168353A CN1187574C (zh) 2003-05-09 2003-05-09 激光光斑有效面积测试装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1448694A true CN1448694A (zh) 2003-10-15
CN1187574C CN1187574C (zh) 2005-02-02

Family

ID=28684275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB031168353A Expired - Fee Related CN1187574C (zh) 2003-05-09 2003-05-09 激光光斑有效面积测试装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1187574C (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100460809C (zh) * 2006-12-29 2009-02-11 中国人民解放军总参谋部第五十四研究所 激光参数测量装置
CN109443215A (zh) * 2018-12-20 2019-03-08 广东省新材料研究所 一种激光光斑尺寸的测算方法
CN110434478A (zh) * 2018-04-28 2019-11-12 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种激光切割喷渣的处理方法及装置
CN114440800A (zh) * 2022-01-24 2022-05-06 山东大学 一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100460809C (zh) * 2006-12-29 2009-02-11 中国人民解放军总参谋部第五十四研究所 激光参数测量装置
CN110434478A (zh) * 2018-04-28 2019-11-12 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种激光切割喷渣的处理方法及装置
CN110434478B (zh) * 2018-04-28 2021-11-23 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种激光切割喷渣的处理方法及装置
CN109443215A (zh) * 2018-12-20 2019-03-08 广东省新材料研究所 一种激光光斑尺寸的测算方法
CN114440800A (zh) * 2022-01-24 2022-05-06 山东大学 一种激光损伤阈值测试中光斑有效面积准确测定方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1187574C (zh) 2005-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tiwari et al. Assessment of high speed imaging systems for 2D and 3D deformation measurements: methodology development and validation
JP4831703B2 (ja) 物体の変位測定方法
CN102177442B (zh) 光方向性传感器
TWI629665B (zh) 缺陷檢查方法及缺陷檢測系統
CN1187574C (zh) 激光光斑有效面积测试装置
CN101673043A (zh) 广角畸变测试系统及方法
CN115597985A (zh) 一种基于dic技术的剪切性能直接测试方法
CN1223826C (zh) 影像测量系统和方法
KR20090092150A (ko) 씨씨디 카메라와 레이저 빔을 이용한 물체의 3차원위치정보 측정방법 및 장치
Dahl et al. Planar strain measurements on wood specimens
KR20140012250A (ko) 라인 빔을 이용한 유리기판 결함 측정 장치 및 측정 방법
CN201852566U (zh) 基于数字图像的非接触式光学应变计
WO2020087897A1 (zh) 图像处理装置
JP2974223B2 (ja) 光学式形状認識装置
CN112229820A (zh) 一种染料池折射率测量方法
US7848561B2 (en) Determining capability of an on-line sensor
Chen et al. Image profile area calculation based on circular sample measurement calibration
CN212692801U (zh) 一种基于镜头成像和双棱镜反射的光学引伸计
JPH01212338A (ja) ガラス板の表面性状測定装置
CN1213279C (zh) 半导体泵浦全固体激光多功能电子散斑干涉仪
CN113218625B (zh) 一种基于几何相位超构表面的标准相位检测元件
CN117346709A (zh) 基于辐射响应信号统计的薄膜测厚装置及方法
Hung Strain analysis by digital image correlation
CN1609599A (zh) 具有相移功能的三维电子散斑干涉仪
Bastawros Enhancement of moire interferometry by digital image processing

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20050202