[發明專利]一種采用單一光電探測器的激光光強分布精確測量系統

有效

• 申請號: 201310042283.1
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103090966A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 曹章;徐立軍;劉暢;辛蕾
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01J1/00
• 分類號: G01J1/00;G01J1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種激光光強分布測量系統，具體涉及一種采用單一光電探測器的激光光強分布精確測量系統。

背景技術

激光光強分布測量廣泛存在于工業應用領域。例如，激光光強分布控制技術可以有效提高激光的光束質量，改善激光的傳播特性，專利“一種激光光強分布的控制裝置及方法”（申請號：201210035781.9）發明了一種激光光強分布的控制裝置及方法，實現了對任意激光光強分布的實時控制。為了檢驗激光光強分布控制效果，評價激光光束質量，需要測量激光光強分布。

盡管采用電荷耦合元件測量光強分布的精度高，但其只適合測量低功率光束光斑的強度，因此存在明顯的局限性。刀口法通過移動固定在光學平移臺上的刀片，使其沿與光束傳播垂直方向切割光束，被廣泛用于測量高斯光束光強的分布。然而，為調節透過刀片邊緣的激光功率，需要慢慢移動光學平移臺，調節速度較慢，且存在一定的機械誤差。專利“快速測量激光光束光強分布的簡易裝置”（申請號：201110452954.2）發明了一種快速測量激光光束光強分布的簡易裝置，利用線圈帶動黑色遮光板快速切割激光光束，未被遮擋的光束通過透鏡會聚到光電探測器中并轉換為電信號，該發明解決了激光光束光強測量技術無法快速對激光光束橫向光強分布進行測量。然而，所述黑色遮光板僅能在與光束傳播垂直方向切割光束，不能反映與光束傳播平行方向的光強分布信息，限制了光強分布測量的靈活性。

數字微鏡裝置利用數字電壓信號控制微鏡片執行機械運動來實現光開關功能。所述數字微鏡裝置上有數十萬個微小的正方形微鏡，在數字微鏡裝置控制模塊的控制作用下，每一個微鏡可以轉動兩個方向，每次轉動所需時間為微秒量級。當激光光束入射到所述數字微鏡器件的微鏡陣列上時，通過控制微鏡的轉動方向，可使被選定的反射鏡面上的入射光反射到一個方向，未被選定的反射鏡面上的入射光反射到另一個方向。若使光電探測器每次只探測選定反射鏡面上的光，通過遍歷微鏡陣列可以實現激光光強分布的精確測量。

發明內容

為增強激光光強分布測量的靈活性，并進一步提高激光光強分布測量的速度和測量精度，本發明提供一種采用單一光電探測器的激光光強分布精確測量系統。

本發明所采用的技術方案如下：

一種采用單一光電探測器的激光光強分布精確測量系統，其特征在于，所述采用單一光電探測器的激光光強分布精確測量系統包括激光光源、數字微鏡器件、數字微鏡器件控制模塊、平凸透鏡、光電探測器、信號采集裝置及計算機。

所述激光光源用于產生激光光束；所述數字微鏡器件的微鏡陣列有m×n個正方型的微鏡，在所述數字微鏡器件控制模塊的控制作用下，每個微鏡可以轉動兩個方向，方向A和方向B；所述激光光束入射到所述數字微鏡器件的微鏡陣列上，所述數字微鏡器件的法向與所述激光光束的軸線的夾角為θ；利用所述數字微鏡器件控制模塊控制數字微鏡器件的所有微鏡轉動到所述方向A，入射光經所述數字微鏡器件的微鏡陣列反射，通過所述平凸透鏡會聚后被所述光電探測器的探測面完全接收；所述光電探測器將光信號轉換為電信號，被所述信號采集裝置采集并輸入所述計算機。

通過數字微鏡器件控制模塊控制所述數字微鏡器件的微鏡陣列，使部分被選定的微鏡保留在所述方向A，其余未被選定的微鏡轉動到所述方向B，則入射到被選定的微鏡上的激光反射到平凸透鏡上，并會聚到所述光電探測器的探測面上，入射到未被選定的微鏡上的激光反射不到平凸透鏡上，不能被所述光電探測器的探測面接收。通過遍歷微鏡陣列，實現了激光光強分布的精確測量。

對于激光光斑面積大于微鏡陣列面積的情況，可以將微鏡陣列安裝在光學位移平臺上，通過調節光學位移平臺，對激光光斑進行掃描，得到激光光斑不同區域的激光光強分布圖像，再通過圖像拼接的方法重建整個激光光斑的光強分布。

本發明的效果：本發明的采用單一光電探測器的激光光強分布精確測量系統，利用數字微鏡器件實現了采用單一光電探測器的激光光強分布的精確測量，提高了激光光強分布測量的精度和靈活性，極大地降低了系統的復雜性和成本，系統可靠性高，穩定性好。

附圖說明

圖1是采用單一光電探測器的激光光強分布精確測量系統。

圖2是數字微鏡器件的正方型微鏡陣列示意圖。

圖3是微鏡間距示意圖。

圖4是微鏡傾斜角示意圖。

圖5是采用單一光電探測器的激光光強分布精確測量系統測量的激光光強分布圖。

圖6是采用單一光電探測器的激光光強分布精確測量系統測量的激光光強分布等高線圖。