[發明專利]低頻窄脈沖激光光斑采集器

無效

• 申請號: 200910074771.4
• 申請日: 2009-06-17
• 公開（公告）號: CN101576373A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 陳志斌;李義照;王呈陽;侯章亞
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總裝備部軍械技術研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01J1/42
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司
• 代理人: 胡 澎

技術領域

現有的激光光斑檢測方法主要包括有燒蝕法和CCD測量法等。燒蝕法是使用紅外相紙接收激光光斑，在相紙上形成一個反映激光束的形狀和位置等特征的黑斑，再用手工測量黑斑的尺寸等參數。這種檢測方法需要連續地更換很多相紙，操作復雜，自動化程度低，測試精度低。CCD測量法是使用電荷耦合器件CCD自動采集激光光斑，形成數字圖像，再由計算機進行后續處理。這種檢測方法具有自動化程度高、測試精度高、實時性強和易于實現自動分析處理等優點，目前已被廣泛采用。

但是，在一些激光裝備中配備的激光測距機是使用單個的激光脈沖進行測距，還有一些激光裝備使用的是頻率為幾十赫茲以下的低頻脈沖，脈寬通常小于幾十納秒，波長通常位于紅外波段。這類低頻、窄脈寬、紅外波長的脈沖激光，對電荷耦合器件CCD的響應靈敏度很低，因此使用普通的CCD捕捉此類脈沖激光會有很大的困難。如果使用響應速度高、對紅外光靈敏度高的CCD，或者是采用同步取樣的方法進行檢測，則勢必會增加檢測裝置的結構復雜性和檢測裝置的設計制造成本。因此，對此類脈沖激光的采集和檢測，目前還沒有一種成熟的檢測方法和檢測裝置。

發明內容

本發明的目的就是提供一種可有效地采集和檢測激光發射機發出的低頻、窄脈寬、紅外波長激光光斑的低頻窄脈沖激光光斑采集器。

本發明是這樣實現的：一種激光發射機用低頻窄脈沖激光光斑采集器，該裝置由激光衰減與分束系統、上轉換板CCD采集系統和計算機控制與處理系統三部分連接組成；

所述激光衰減與分束系統是在支架上沿激光入射光路依次設置有第一衰減片、第二衰減片和半透半反鏡，所述半透半反鏡的透光平面與激光接收光路呈45°角設置；

所述上轉換板CCD采集系統是沿所述半透半反鏡的反射光路在支架上依次設置有物鏡、上轉換板和CCD采集器，所述上轉換板設置在所述物鏡的匯聚焦點上，并附著在所述CCD采集器的光敏面上；

在所述計算機控制與處理系統所用的計算機中附帶有圖像采集卡。

本發明還可這樣實現：在所述激光衰減與分束系統中的所述半透半反鏡的透射光路上接有激光功率檢測裝置。

本發明中的所述激光衰減及分束系統的主要功能是對入射的脈沖激光進行預處理，對入射脈沖激光的功率進行衰減，使之能夠處于后續的上轉換板和CCD采集器的線性響應范圍內，這樣就可使采集到的激光光斑不失真，且盡量接近原始光斑的形態。激光衰減及分束系統還同時利用系統中的半透半反鏡對入射的脈沖激光進行分束處理，以在進行激光光斑采集的同時，還可利用分束的脈沖激光進行其他諸如激光功率等的檢測，使不同項目的檢測可以利用本裝置同時、獨立地進行，由此可實現激光發射機的在線實時檢測，避免不同檢測裝置的多次拆裝，滿足實戰條件下快速檢測的需要。利用本發明中的激光衰減及分束系統，可以根據入射脈沖激光的功率大小，靈活選擇使用不同衰減倍率的衰減片的組合，從而對多種激光裝備均能完成檢測任務，因此本裝置具有良好的通用性。

本發明中的所述上轉換板CCD采集系統中的所述上轉換板又稱“紅外探測轉換器件”，具有量子轉換效率高、紅外響應時間短、室溫條件下工作、不需制冷、熱穩定性好等特點，可較好地應用于YAG、GaSi和InGaAsP等多種紅外激光器的光路調節和光斑測量上。該系統中的所述CCD采集器能夠自動采集通過上轉換板轉換后的激光光斑，并可形成數字圖像，通過圖像采集卡進入計算機中。轉換后的激光光斑與原激光光斑成逐像素對應關系。一般來說，測量范圍、測量精度、靈敏度、響應速度等是選擇CCD采集器的主要依據。本發明由于使用了上轉換板，這樣就可對低頻、窄脈寬、紅外波長的脈沖激光光斑進行圖像轉換和延時，因此采用普通性能的CCD采集器也可達到使用要求，由此大大降低了本裝置的設計和制造成本。

本發明中的所述上轉換板CCD采集系統的另一特點是將上轉換板附著在CCD采集器的光敏面上。這樣就可將低頻、窄脈寬、紅外波長的激光光斑轉換為可見光光斑，并使這個可見光光斑在上轉換板的轉換面上停留的時間延長，使CCD采集器很容易采集到這個可見光光斑，這就有效地解決了低頻、窄脈寬、紅外波長的激光光斑難于捕捉的問題，實現了激光光斑的高效、自動采集。上轉換板附著在CCD光敏面上，在二者之間就沒有了其他光學器件和光學系統，不會形成像差，由此也避免了像差對檢測精度的影響。