高能強雷射發散角綜合測試裝置的製作方法

2023-05-10 23:47:46 2

專利名稱：高能強雷射發散角綜合測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高能強雷射發散角綜合測試裝置，屬於雷射參數測試領域。
背景技術：
目前，雷射發散角的測量主要有兩種方法 一種是套孔法，另一種是CCD法。套孔法測 量裝置主要由聚焦透鏡、小孔光闌和能量計(或功率計)等幾部分組成。它適用於穩定的連 續雷射束或脈衝雷射束的發散角測量。但是，套孔法不能實時觀察雷射光斑，不能用於對光
束指向不穩定的雷射束髮散角的測量。CCD法測量裝置主要由聚焦透鏡、衰減器和CCD測試 系統組成，適用於連續雷射束或脈衝雷射束的發散角測量。但由於CCD法容易受背景噪聲的 幹擾，動態範圍較小，導致光斑直徑定義困難。並且由於CCD的閾值很低，在強雷射的測量中 需經過上百個dB的衰減，採用吸收衰減的方式時，由於吸收材料的不均勻和衰減片的面形偏 差，將會導致光斑產生畸變，影響發散角的測量。
發明內容
為了克服現有的強雷射發散角測試方法的不足，本實用新型提供一種新型發散角測試裝 置，該裝置將CCD法和套孔法兩種通用的發散角測試方法集成到一套系統中，可以儘量減小 光束指向不穩定性和背景噪聲的影響；在衰減系統中融反射式衰減和透射式衰減於一體，在 反射式衰減中，由於光束不需要透過反射材料，避免反射材料的不均勻和衰減片厚度不均勻 引入的畸變，從而可以減小衰減系統對雷射光束質量的影響。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是在衰減系統中，我們首先採用兩個光 楔反射分光，由於每個光楔的反射率約為4%，強雷射束通過兩個光楔分光後，能量下降為原 來的1/625，透射式衰減片置於CCD的進光口，可以同時起到衰減雷射束和隔除雜散光的作 用。在雷射發散角的測試中，採用套孔法和CCD法這兩種目前通用的發散角測試方法在同一 時刻對同一光束進行測量，即在聚焦透鏡後用一個組合稜鏡和一個直角稜鏡將光束分為兩束， 一束光經衰減系統衰減後進入CCD測量系統，另一束光通過位於焦面上的可微調的小孔光, 進入能量計。組合稜鏡由兩個直角稜鏡組成，其中一個稜鏡斜面鍍有部分反射膜，這樣，當 光束從直角稜鏡的直角邊入射後，由於反射膜的折射率大於直角稜鏡的折射率，所以不會在 斜面產生全反射，僅有部分光從另一直角邊反射出去，其餘的光則從組合稜鏡中透射出去， 從而達到在不改變光束橫向位移的情況下分束的目的。為保證CCD靶面和小孔光闌均位於聚 焦透鏡焦面上，需在調光路前計算組合稜鏡與直角稜鏡的距離和透射式衰減系統的長度，以 使到達CCD靶面的光束和到達小孔光闌的光束光程相等且均位於聚焦透鏡焦面處。在發散角 測量時，首先用CCD測量系統和能量計在不加光闌(或光闌口徑遠遠大於光束直徑)的情況 下測量得到一組數據，然後加上光闌，改變光闌孔徑，當有光闌和無光闌時的能量之比接近86.5%時，記錄此時的能量計讀數和CCD光斑，由有光闌和無光闌時的能量透過率比值和小 孔光闌直徑值，按套孔法公式可計算出聚焦透鏡焦面處的光斑直徑，該光斑直徑除以聚焦透 鏡焦距就可得到套孔法雷射發散角。該測量結果與CCD測量系統所測發散角比對，便可獲得 到被測光束遠場發散角值。
本實用新型的有益效果是，在吸收衰減中引入反射式衰減，可以方便地測量高能強雷射 的發散角；將CCD法和套孔法兩種通用的發散角測試方法集成到一套系統中，測量直觀，測 量精度較高。系統中所採用的均為成熟的測量方法和商品化的光學組件，結構簡單易行。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。 圖l是本實用新型的原理圖。 圖2是

圖1中5、 6、 7組件的三維立體圖。
圖1中l.被測雷射器，2.光楔，3.光楔，4.聚焦透鏡，5.直角稜鏡(斜面鍍部分反射膜)， 6.直角稜鏡，7.直角稜鏡，8.X-Y-Z位置調整裝置，9.可調小孔光闌，IO.能量計(或功率計)， ll.能量計(或功率計)主機，12.衰減器，13.CCD相機，14.圖像採集和計算機處理系統。
具體實施方式'
被測雷射器(1)發射的雷射束經光楔(2)和(3)反射衰減後(約衰減28dB)，再經過 聚焦透鏡(4)聚焦，位於聚焦透鏡後的(5)、 (6)組合稜鏡和直角稜鏡(7)將光束一分為 二， 一束光通過位於聚焦透鏡焦面上的小孔光闌(9)進入能量計(10)，由能量計主機(11) 獲得其能量值，為保證小孔光閨(9)位於聚焦透鏡(4)的焦面處，並使光束垂直通過小孔 光闌(9)的中心，可通過X-Y-Z位置調整裝置(8)調節其位置。另一束則通過衰減器(12) 進入CCD相機(13)，然後經圖像採集與計算機處理系統(14)獲得發散角測量結果。
權利要求一種高能強雷射發散角綜合測試裝置，包括光楔，聚焦透鏡，可變小孔光闌，分束器，能量計，衰減器，CCD相機和圖像採集與計算機處理系統，其特徵是兩個反射式光楔(2)和(3)與光束傾斜45°置於光路中，經光楔兩次反射的光束通過聚焦透鏡(4)聚焦，聚焦光束經(5)(6)組合稜鏡和直角稜鏡(7)後被一分為二，一束光通過位於聚焦透鏡焦面上的小孔光闌(9)進入能量計(10)，由能量計主機(11)獲得其能量值，另一束通過衰減器(12)進入位於聚焦透鏡焦面上的CCD相機(13)，然後經圖像採集與計算機處理系統(14)獲得發散角測量結果。
專利摘要一種高能強雷射發散角綜合測量裝置，包括光楔、聚焦透鏡、衰減片、分束器、可變小孔光闌、X-Y-Z位置調整裝置、能量計、採集光斑的CCD和帶有高速採集卡的計算機。其特點是融套孔法和CCD法於一體，測量直觀且能保證較高的測量精度。高能雷射在經過兩個光楔反射衰減後，經過聚焦透鏡聚焦，位於聚焦透鏡後的組合稜鏡(其中一個稜鏡斜面鍍部分反射膜)和直角稜鏡將光束一分為二，一束光通過衰減器進入位於焦面上的CCD進行CCD法發散角測試，另一束光束通過位於聚焦透鏡焦面上的小孔光闌進入能量計進行套孔法發散角測試。本實用新型可以對高能雷射器的發散角進行準確的測量。
文檔編號H01S3/00GK201225885SQ20082006310
公開日2009年4月22日 申請日期2008年4月22日 優先權日2008年4月22日
發明者明 代, 樊紅英, 胡紹雲, 鳴 鍾 申請人:中國兵器工業第二○九研究所;樊紅英;胡紹雲