[發明專利]一種雙線陣CCD掃描成像測量光束質量的裝置及方法

有效

• 申請號: 201410329339.6
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN104062098A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 譚佐軍;謝靜;高貽鈞;后德家;王賢峰
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

技術領域

本發明涉及激光光束質量的測量技術領域，具體涉及一種雙線陣CCD掃描成像測量光束質量的裝置，還涉及一種雙線陣CCD掃描成像測量光束質量的方法，適用于對于大尺寸線狀長條的激光光束質量進行快速測量。

背景技術

光束質量是激光應用中極為重要的參數，它是激光束定向傳輸能力的量度，直接影響到激光的應用范圍和應用效率，如何有效地檢測和評價激光光束質量是成為激光技術研究中的關鍵問題。國際標準化ISO11146-1/2/3制定了光束質量的應的測量標準，包括兩維面陣探測系統或二維單元掃描系統、套孔法、移動刀口法和移動狹縫法。目前市場上也有基于不同原理的光束質量測量儀，如面陣CCD成像法、刀口法、狹縫法、套筒法等。Siegman提出的M2因子用來作為評價光束質量的一個行業標準，它指在相同腰圍尺寸下有限衍射光束的發散與光束發散的比值。作為M2因子的重要參數，光束發散角反映遠距離傳輸時的發散特性，其關鍵就是確定激光光束的能量分布。ISO-TR11146-1-2005也將基于光束能量分布的光束發散角作為評價光束質量的標準參數之一。上述方法分別適用于不同的光束大小、波長范圍、重復頻率以及激光功率。這兩種方法在測試時都依賴于光束形狀，可能與實際光束發散角不匹配，而且光圈法僅適用于圓形對稱光束，并不適用于半導體激光器的橢圓光束。刀口法的測試依賴于光束的模式、觸發基準和矯正因子的確定，這些參數有可能會引起較大的測試誤差。其中CCD是目前激光光束質量中成熟的技術，但是ISO標準建議的方法需要通過一段時間不斷移動CCD采集在光束近場和遠場不同位置上的光斑能量分布，測試速度慢，實時性差。

為了提高光束質量測試的實時性，房滔等提出基于衍射光柵測量光束質量的實時檢測技術，于永愛等提出基于平板反射鏡組成的多平面成像系統測量光束質量，R.Cortes[Cortes,R.et al,Laser beam quality factor(M²)measured by distorted Fresnel zone plates,Revista Mecicane De Fisica.2008,54(4),279-283],Robert W.Lambert[Lambert,R.W.et al.,Compact optical system for pulse-to-pulse laser beam quality measurement and applications in laser machining,Appl.Opt..2004,43(26),5037-5046.]和Haotong Ma[Ma,H.T.,et al.,Simultaneous displacement and angular drift measurement based on defocus grating,Appl.Opt..2010,49(23),4420-4426]分別提出了基于扭曲光柵波前傳感法測量光束質量.，Oliver A.Schmidt[Schmidt,O.A.,et al,Real-time determination of laser beam quality by modal decomposition,Opt.Express.2011,19(7),6741-6748.]and Daniel Flamm[Flamm,D.,et al,Fast M2measurement for fiber beams based on modal analysis,Appl.Opt.2012,51(7),987-993.]也提出利用模式分解的方法計算光束質量。但是目前的方法都不能適用于大尺寸線狀長條(水平方向×垂直方向為90°×2°)的激光光束測量，這種激光往往會用在測距、目標探測等領域，上述方法也無法測試激光光束各視野方向發射角、俯仰角、各視野方向發射光束相對強度。

發明內容

本發明的目的是在于針對現有技術存在的上述問題，提供一種雙線陣CCD掃描成像測量光束質量的裝置，還提供一種雙線陣CCD掃描成像測量光束質量的方法，適用于大尺寸線狀長條(水平方向×垂直方向為90°×2°)的激光光束質量的測量，采用該裝置及方法可以快速地對其光束進行評價與測量，該方法也適用于圓形、橢圓形等激光光束質量地快速測量。