[實用新型]嵌入式激光光束質量測量儀

無效

• 申請號: 200820072996.7
• 申請日: 2008-12-29
• 公開（公告）號: CN201892571U
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 王彩霞;王曉曼;王菲;景文博;劉樹昌;趙海麗
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01J1/00
• 分類號: G01J1/00;G01B11/08;G01M11/02
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司 22001
• 代理人: 馬守忠

技術領域

本實用新型涉及嵌入式激光光束質量測量儀。

背景技術

隨著激光技術的不斷發展以及人們對高科技產品的不斷開發與完善，激光技術的應用越來越深入到人們的日常生活中。激光——這一近幾十年才發展起來的主動光源——具有單色性、相干性、方向性好和高強度的特點，在軍用、民用、工業、科研和醫學等領域應用廣泛。而激光光束質量則是衡量激光產品性能的重要標準。研究、測量激光光束的空間能量分布，給出激光光束質量的科學評價，對激光器設計及應用具有極其重要的意義。近年來，如何用一種簡便、精確、實用的方法測量、評價激光器發出的激光的光束質量，已經成為具有實際經濟意義且值得世界范圍內從事光學、電學的科技工作者們進行深入研究的一項重要課題。然而，評價激光光束質量的標準問題長期困擾著光學界，傳統的評價激光光束質量的方法主要有聚焦光斑尺寸法、遠場發散角β值法等。這些方法各有優缺點，長期以來未占主導地位，未能形成統一的評價激光束質量的標準。近年來，一種表征激光光束質量的M²因子被國際光學界所公認，并由國際標準化組織(ISO)予以推薦。M²因子法克服了常用的光束質量評價方法的局限，用M²值作為評價標準對激光器系統進行質量監控及輔助設計等具有十分重要的意義。

基于M²的激光光束質量分析理論已經相當成熟，國外已經有了相應的測量儀器。很有代表性的產品主要有：SPIRICON公司研制的M²-200；THORLAB公司研制的BP-109。這兩種產品都采用了典型測量方法，將從激光器中發射出來的激?光經過一個無像差的凸透鏡后，利用電荷耦合器件CCD將激光在束腰附近的橫向光束進行步進式成像，并且在計算機中顯示成像效果，通過圖像處理技術將光束的X和Y方向上的各個光束尺寸測量出來，將一系列測量數據進行數據擬合，通過公式計算出X和Y方向上的M²的值。不同的是，BP-109采用直線式設計，而M²-200通過反射鏡反射光束，縮短光程，減小了測量儀器的尺寸。(參考文獻：中國專利號為20061002349)

以上產品雖然已經能夠對激光光束質量進行較好的評價，但都是采用與個人計算機PC機進行對接，通過圖像采集卡和計算機進行圖像的采集和計算。這種設計思路形成的產品不易攜帶，產品的工作必須在計算機的控制下進行，產品的應用環境受到了限制。當激光光強過大時，CCD產生的圖像會趨于飽和，以上裝置均采用濾光片對光強進行衰減。這種方法雖然能得到相應的效果，但是不能對激光光強進行連續調節。

實用新型內容

本實用新型采用液晶調光技術實現激光光強的自動化連續調節；采用M²-200的設計方式，即用兩個反射率為99％的平面反射鏡進行光束折返來縮短激光光束傳輸的光程，從而減小裝置體積；采用嵌入式處理器-ARM11代替個人計算機構成便攜式、一體化的激光光束質量測量儀。

本實用新型的嵌入式激光光束質量測量儀包括光學單元1、機械單元2、電子學單元3三個部分；所述的電子學單元3通過相機45、步進電機44與機械單元2連接；被測試激光器發射出的激光光束經光學單元1入射到電子學單元3的相機45上；

如附圖1所示，光學單元1的構成由液晶調光單元5、平凸透鏡6、平面反射鏡7和平面反射鏡8組成；所述的平凸透鏡6、平面反射鏡7共光軸且從左至右依次放置，激光器發射出的激光光束經平凸透鏡6聚焦縮束，由反射率達99％?的平面反射鏡7和平面反射鏡8反射后，通過液晶調光單元5進行連續衰減，由電子學單元3中的相機45進行接收；

如附圖6所示，光學單元1中的液晶調光單元5的構成包括起偏片60、液晶61、檢偏片62和液晶控制電源63；所述的液晶調光單元5同軸依次順序放置起偏片60、液晶61和檢偏片62，且起偏片60和檢偏片62必須正交放置，液晶控制電源63是由數字信號處理器42控制數模轉換器DAC0832的輸出實現的數值可以變化的電源；液晶調光單元5的光路如附圖7，激光器發射出激光光束經平凸透鏡6進行變換又經起偏片60起偏后變成圓偏振光，經液晶61和檢偏片62衰減后，入射到相機45的光敏面上，由相機45接收激光光斑的圖像信息；