CN201225885Y - 高能强激光发散角综合测试装置 - Google Patents

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代明
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Abstract

一种高能强激光发散角综合测量装置，包括光楔、聚焦透镜、衰减片、分束器、可变小孔光阑、X－Y－Z位置调整装置、能量计、采集光斑的CCD和带有高速采集卡的计算机。其特点是融套孔法和CCD法于一体，测量直观且能保证较高的测量精度。高能激光在经过两个光楔反射衰减后，经过聚焦透镜聚焦，位于聚焦透镜后的组合棱镜(其中一个棱镜斜面镀部分反射膜)和直角棱镜将光束一分为二，一束光通过衰减器进入位于焦面上的CCD进行CCD法发散角测试，另一束光束通过位于聚焦透镜焦面上的小孔光阑进入能量计进行套孔法发散角测试。本实用新型可以对高能激光器的发散角进行准确的测量。

Description

高能强激光发散角综合测试装置
技术领域
本实用新型涉及一种高能强激光发散角综合测试装置，属于激光参数测试领域。
背景技术
目前，激光发散角的测量主要有两种方法：一种是套孔法，另一种是CCD法。套孔法测量装置主要由聚焦透镜、小孔光阑和能量计(或功率计)等几部分组成。它适用于稳定的连续激光束或脉冲激光束的发散角测量。但是，套孔法不能实时观察激光光斑，不能用于对光束指向不稳定的激光束发散角的测量。CCD法测量装置主要由聚焦透镜、衰减器和CCD测试系统组成，适用于连续激光束或脉冲激光束的发散角测量。但由于CCD法容易受背景噪声的干扰，动态范围较小，导致光斑直径定义困难。并且由于CCD的阈值很低，在强激光的测量中需经过上百个dB的衰减，采用吸收衰减的方式时，由于吸收材料的不均匀和衰减片的面形偏差，将会导致光斑产生畸变，影响发散角的测量。
发明内容
为了克服现有的强激光发散角测试方法的不足，本实用新型提供一种新型发散角测试装置，该装置将CCD法和套孔法两种通用的发散角测试方法集成到一套系统中，可以尽量减小光束指向不稳定性和背景噪声的影响；在衰减系统中融反射式衰减和透射式衰减于一体，在反射式衰减中，由于光束不需要透过反射材料，避免反射材料的不均匀和衰减片厚度不均匀引入的畸变，从而可以减小衰减系统对激光光束质量的影响。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在衰减系统中，我们首先采用两个光楔反射分光，由于每个光楔的反射率约为4％，强激光束通过两个光楔分光后，能量下降为原来的1/625，透射式衰减片置于CCD的进光口，可以同时起到衰减激光束和隔除杂散光的作用。在激光发散角的测试中，采用套孔法和CCD法这两种目前通用的发散角测试方法在同一时刻对同一光束进行测量，即在聚焦透镜后用一个组合棱镜和一个直角棱镜将光束分为两束，一束光经衰减系统衰减后进入CCD测量系统，另一束光通过位于焦面上的可微调的小孔光阑进入能量计。组合棱镜由两个直角棱镜组成，其中一个棱镜斜面镀有部分反射膜，这样，当光束从直角棱镜的直角边入射后，由于反射膜的折射率大于直角棱镜的折射率，所以不会在斜面产生全反射，仅有部分光从另一直角边反射出去，其余的光则从组合棱镜中透射出去，从而达到在不改变光束横向位移的情况下分束的目的。为保证CCD靶面和小孔光阑均位于聚焦透镜焦面上，需在调光路前计算组合棱镜与直角棱镜的距离和透射式衰减系统的长度，以使到达CCD靶面的光束和到达小孔光阑的光束光程相等且均位于聚焦透镜焦面处。在发散角测量时，首先用CCD测量系统和能量计在不加光阑(或光阑口径远远大于光束直径)的情况下测量得到一组数据，然后加上光阑，改变光阑孔径，当有光阑和无光阑时的能量之比接近86.5％时，记录此时的能量计读数和CCD光斑，由有光阑和无光阑时的能量透过率比值和小孔光阑直径值，按套孔法公式可计算出聚焦透镜焦面处的光斑直径，该光斑直径除以聚焦透镜焦距就可得到套孔法激光发散角。该测量结果与CCD测量系统所测发散角比对，便可获得到被测光束远场发散角值。
本实用新型的有益效果是，在吸收衰减中引入反射式衰减，可以方便地测量高能强激光的发散角；将CCD法和套孔法两种通用的发散角测试方法集成到一套系统中，测量直观，测量精度较高。系统中所采用的均为成熟的测量方法和商品化的光学组件，结构简单易行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的原理图。
图2是图1中5、6、7组件的三维立体图。
图1中：1.被测激光器，2.光楔，3.光楔，4.聚焦透镜，5.直角棱镜(斜面镀部分反射膜)，6.直角棱镜，7.直角棱镜，8.X-Y-Z位置调整装置，9.可调小孔光阑，10.能量计(或功率计)，11.能量计(或功率计)主机，12.衰减器，13.CCD相机，14.图像采集和计算机处理系统。
具体实施方式
被测激光器(1)发射的激光束经光楔(2)和(3)反射衰减后(约衰减28dB)，再经过聚焦透镜(4)聚焦，位于聚焦透镜后的(5)、(6)组合棱镜和直角棱镜(7)将光束一分为二，一束光通过位于聚焦透镜焦面上的小孔光阑(9)进入能量计(10)，由能量计主机(11)获得其能量值，为保证小孔光阑(9)位于聚焦透镜(4)的焦面处，并使光束垂直通过小孔光阑(9)的中心，可通过X-Y-Z位置调整装置(8)调节其位置。另一束则通过衰减器(12)进入CCD相机(13)，然后经图像采集与计算机处理系统(14)获得发散角测量结果。

Claims (1)

  1. 一种高能强激光发散角综合测试装置，包括光楔，聚焦透镜，可变小孔光阑，分束器，能量计，衰减器，CCD相机和图像采集与计算机处理系统，其特征是：两个反射式光楔(2)和(3)与光束倾斜45°置于光路中，经光楔两次反射的光束通过聚焦透镜(4)聚焦，聚焦光束经(5)(6)组合棱镜和直角棱镜(7)后被一分为二，一束光通过位于聚焦透镜焦面上的小孔光阑(9)进入能量计(10)，由能量计主机(11)获得其能量值，另一束通过衰减器(12)进入位于聚焦透镜焦面上的CCD相机(13)，然后经图像采集与计算机处理系统(14)获得发散角测量结果。
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