CN204389019U - 一种高分辨率多波长激光强度分布探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高分辨率多波长激光强度分布探测器，包括取样靶面、反射镜、窄带滤光片、光斑采集装置、网络交换机、数据处理装置。其测量方法为：取样靶面对入射激光进行漫透射取样，图像采集装置通过反射镜对取样光斑进行成像，然后通过网络交换机将光斑数据发送到数据处理装置，数据处理装置对光斑进行形状畸变校正和强度畸变校正后，再进行分析、处理，通过计算得出激光强度分布参数。本实用新型可以同时对多种波长激光强度分布进行高分辨率准确定量测量。

Description

一种高分辨率多波长激光强度分布探测器

技术领域

本实用新型属于激光参数测量技术领域，具体涉及一种高分辨率多波长激光强度分布探测器及其测量方法。

背景技术

激光在科研、工业、国防等领域的应用日益广泛，常常需要对激光参数例如强度分布、质心、均匀性等进行测量。目前，使用最多的测量设备为阵列探测器，阵列探测器一般为取样衰减单元与光电转换器件如光电管按一定规律组合排布而成，一方面，受光电管尺寸限制，分辨率难以提高；另一方面，阵列探测器同一时刻只能测量一种波长激光，而实际应用中可能需要对几种波长激光进行同时测量，目前还没有相关设备及报道。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提出一种高分辨率多波长激光强度分布探测器，能够对两种或两种以上波长激光的强度分布进行同时准确测量，测量分辨率高。

本实用新型的另一目的在于针对现有技术的不足，提出一种高分辨率多波长激光强度分布测量方法，能够对两种或两种以上波长激光的强度分布进行同时准确测量，测量分辨率高。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高分辨率多波长激光强度分布探测器，包括取样靶面、反射镜、窄带滤光片、光斑采集装置、网络交换机、数据处理装置；所述反射镜位于取样靶面后方，且反射镜的反光面前方设置有光斑采集装置；所述反射镜的反射面与取样靶面呈10～80度夹角，反射镜用于增加取样靶面上光斑成像光线的光程，减小成像的视场角，且反射镜的反射面与光斑采集装置呈0～60度夹角，光斑采集装置通过反射镜能观察到完整的取样靶面；所述光斑采集装置采集的数据通过网络交换机传输到数据处理装置。

在上述技术方案中，所述取样靶面包括底板、取样材料和压板，所述底板上面设置有若干个用于安装取样材料的通孔，取样材料设置在取样靶面的底板的通孔中；压板位于取样靶面的底板的上面，且压板上面设置有若干个通孔，压板上的通孔位置与底板上的通孔位置一一对应。

在上述技术方案中，所述底板上通孔的底部直径小于通孔上部的直径。

在上述技术方案中，所述压板上的通孔直径小于取样材料的直径。

在上述技术方案中，所属取样材料为乳白玻璃或漫透射陶瓷或聚四氟乙烯，所述底板材料为发黑铝或镀金铜，所述压板材料为喷砂铝或喷砂镀金铜。

在上述技术方案中，所述光斑采集装置包括镜头和CCD数字相机，所述镜头安装在CCD的前面；窄带滤光片置于镜头前面。

在上述技术方案中，所述光斑采集装置数量与被测激光波长数量一致，窄带滤光片中心波长与被测激光波长一致。

在上述技术方案中，所述反射镜的反光面与取样靶面呈20度夹角，反射镜的反光面与光斑采集装置呈10度夹角。

本实用新型中，网络交换机用于将多个光斑采集装置采集到的光斑数据进行交换；数据处理装置包括计算机和数据处理软件，用于接收光斑采集装置送来的光斑数据，进行光斑形状畸变校正和强度畸变校正，并对校正后的光斑数据进行分析、处理，计算得到入射激光的强度分布参数。

一种高分辨率多波长激光强度分布测量方法，包括如下步骤：

步骤一：通过取样靶面上的乳白玻璃或漫透射陶瓷或聚四氟乙烯对入射多种波长激光同时进行取样；

步骤二：通过光斑采集装置获得对应波长取样激光的光斑数据并通过交换机发送给数据处理装置；

步骤三：数据处理装置对接收的光斑数据进行形状畸变校正和强度畸变校正，得到入射激光的强度分布；

步骤四：数据处理装置分析、处理经过校正后的光斑数据，通过计算得到入射激光的强度分布参数。

所述步骤三中：

用尺寸大于靶面的均匀大光斑如太阳光垂直照射取样靶面，数据采集装置的CCD相机采集均匀光斑的取样光斑数据，数据处理装置记录下这些取样光斑数据，并将每个探测单元的取样材料对应像的像素合并为一个新的光斑输出单元，光斑输出单元与取样靶面上的探测单元一一对应，且几何尺寸和排布完全一致，这样就建立起了取样靶面上的探测单元、CCD像素和光斑输出单元的对应关系，完成光斑形状畸变校正；

计算合并后的每个光斑输出单元内像素灰度值的平均值，记为i_ij均匀光，并求出各单元的均匀性响应系数

根据公式I_ij＝k_ij×i_ij，得到光斑校正后各探测单元的强度值。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型利用乳白玻璃或漫透射陶瓷或聚四氟乙烯来对入射激光进行漫透射取样，使用多路光斑采集装置来获取多种波长激光的光斑数据，使用反射镜来减小系统体积，通过对激光取样光斑进行形状畸变校正和强度畸变校正，得到入射激光的强度分布。本实用新型可以对多种波长激光的强度分布进行同时测量，且可以实现高分辨率测量。

该实用新型解决了激光强度分布测量分辨率不高的问题以及不能同时准确定量测量两种及以上波长激光的问题，对于激光强度分布测量具有重要意义。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的结构原理示意图；

图2是取样靶面的结构示意图；

其中：1是入射激光、2是取样靶面、3是反射镜、4是滤光片、5是图像采集装置、6是网络交换机、7是数据处理装置、21是压板、22是取样材料、23是底板。

具体实施方式

如图1所示，为本实用新型提供的实施例结构示意图，包括入射激光、取样靶面、反射镜、滤光片、图像采集装置、网络交换机、数据处理装置。所述反射镜位于取样靶面后方，且反射镜的反光面前方设置有光斑采集装置；所述反射镜的反射面与取样靶面呈10～80度夹角，反射镜用于增加取样靶面上光斑成像光线的光程，减小成像的视场角，且反射镜的反射面与光斑采集装置呈0～60度夹角；所述光斑采集装置采集的数据通过网络交换机传输到数据处理装置。

如图2所示，取样靶面外形为圆形或方形，包括底板、取样材料、压板，用于对被测激光束进行高分辨率漫透射取样；底板上面布有数个用于安装取样材料的通孔，通孔底部直径小于通孔上部直径；取样材料安装在取样靶面的底板的通孔中，取样材料的尺寸与取样靶面的底板的通孔尺寸匹配；压板位于取样靶面的底板的上面，上面布有数个通孔，通孔位置及数量与取样靶面的底板上的通孔对应，压板上的通孔尺寸小于取样材料的尺寸。

本实施例中，取样靶面由40×40个取样单元组成，取样单元尺寸为3mm×3mm，取样材料为乳白玻璃。取样靶面用于接收被测入射激光，对其进行漫透射取样。取样靶面的底板材料为发黑铝，取样靶面的压板材料为喷砂铝。

反射镜3镀有金属膜。该实施例中反射镜为个，直径为φ80mm，对取样透射光进行一次反射，改变透射光方向，增加靶上光斑成像光线的光程，减小成像的视场角，以便在较小空间内以小视场获得靶上光斑图像。

一块窄带滤光片中心波长为532nm，半带宽10nm；另一块窄带滤光片中心波长为1064nm，半带宽10nm；窄带滤光片用于滤除被测激光波长以外的杂散光，以提高测量的精度和信噪比。

图像采集装置包括镜头和面阵CCD数字相机。镜头安装在CCD相机的前面，镜头焦距由视场决定，本例为12mm，镜头光圈锁定，调节镜头聚焦环使光斑清晰成像，然后锁定聚焦环。CCD相机对漫透射光成像，并把光斑数据通过网络交换机发送给数据处理装置。

数据处理装置包括计算机和数据处理软件，数据处理软件为自行编写，用于接收光斑采集装置送来的光斑数据，进行光斑形状畸变校正和强度畸变校正，对校正后的光斑数据进行分析、处理，计算得到激光强度分布参数。

将以上部分集成在一起，通过实验室校正后便可以使用了。

本实施例中，具体的激光强度分布测量方法采用如下步骤：

通过取样靶面上的乳白玻璃对入射多种波长激光同时进行取样；

通过光斑采集装置获得对应波长取样激光的光斑数据并通过交换机发送给数据处理装置；

数据处理装置对接收的光斑数据进行形状畸变校正和强度畸变校正，得到入射激光的强度分布；

数据处理装置分析、处理经过校正后的光斑数据，并计算激光强度分布参数。

数据处理装置对接收的光斑图像进行形状畸变校正和强度畸变校正包括如下步骤：

在设备研制时用尺寸大于靶面的均匀大光斑如太阳光垂直照射取样靶面，数据采集装置的CCD相机采集均匀光斑的取样光斑数据，数据处理装置记录下这些取样光斑数据，并将每个探测单元的取样材料对应像的像素合并为一个新的光斑输出单元，光斑输出单元与取样靶面上的探测单元一一对应，且几何尺寸和排布完全一致，这样就建立起了取样靶面上的探测单元、CCD像素和光斑输出单元的对应关系，完成了光斑形状畸变校正。

求出合并后的每个光斑输出单元内像素灰度值的平均值，记为i_ij均匀光，并求出各单元的均匀性响应系数

根据公式I_ij＝k_ij×i_ij，得到光斑校正后各取样单元的强度值。这样就完成了一种波长的光斑校正，另一波长光斑的校正照样进行。

该实施例实现了同时对两种波长激光强度分布参数同时进行测量，分辨率达到了3mm。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种高分辨率多波长激光强度分布探测器，其特征在于包括取样靶面、反射镜、窄带滤光片、光斑采集装置、网络交换机、数据处理装置；所述反射镜位于取样靶面后方，且反射镜的反光面前方设置有光斑采集装置；所述反射镜的反射面与取样靶面呈10～80度夹角，且反射镜的反射面与光斑采集装置呈0～60度夹角；所述光斑采集装置采集的数据通过网络交换机传输到数据处理装置。

2.根据权利要求1所述的一种高分辨率多波长激光强度分布探测器，其特征在于所述取样靶面包括底板、取样材料和压板，所述底板上面设置有若干个用于安装取样材料的通孔，取样材料设置在取样靶面的底板的通孔中；压板位于取样靶面的底板的上面，且压板上面设置有若干个通孔，压板上的通孔位置与底板上的通孔位置一一对应。

3.根据权利要求2所述的一种高分辨率多波长激光强度分布探测器，其特征在于所述底板上通孔的底部直径小于通孔上部的直径。

4.根据权利要求2所述的一种高分辨率多波长激光强度分布探测器，其特征在于所述压板上的通孔直径小于取样材料的直径。

5.根据权利要求2所述的一种高分辨率多波长激光强度分布探测器，其特征在于所属取样材料为乳白玻璃或漫透射陶瓷或聚四氟乙烯，所述底板材料为发黑铝或镀金铜，所述压板材料为喷砂铝或喷砂镀金铜。

6.根据权利要求1所述的一种高分辨率多波长激光强度分布探测器，其特征在于所述光斑采集装置包括镜头和CCD数字相机，所述镜头安装在CCD的前面；窄带滤光片置于镜头前面。

7.根据权利要求6所述的一种高分辨率多波长激光强度分布探测器，其特征在于所述光斑采集装置数量与被测激光波长数量一致，窄带滤光片中心波长与被测激光波长一致。

8.根据权利要求1所述的一种高分辨率多波长激光强度分布探测器，其特征在于所述反射镜的反光面与取样靶面呈20度夹角，反射镜的反光面与光斑采集装置呈10度夹角。