[發明專利]一種測量片狀激光光束尺寸和能量分布的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810065442.2
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108226120B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 彭江波;于楊;李曉暉;曹振;馬欲飛;常光;楊超博;樊榮偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種測量片狀激光光束尺寸和能量分布的裝置，其特征在于所述裝置由激光器、平凹透鏡、準直凸柱透鏡、聚焦凸柱透鏡、染料盒、第一濾光片、第二濾光片、第一CCD相機鏡頭、第二CCD相機鏡頭、第一CCD相機、第二CCD相機構成，其中：

所述激光器、平凹透鏡、準直凸柱透鏡、聚焦凸柱透鏡、染料盒沿X軸方向依次設置；

所述第二濾光片、第二CCD相機鏡頭、第二CCD相機沿Y軸方向依次設置；

所述第一濾光片、第一CCD相機鏡頭、第一CCD相機沿Z軸方向依次設置；

所述聚焦凸柱透鏡、準直凸柱透鏡和平凹透鏡組成片狀激光光束整形系統；

所述染料盒上貼有標尺；

所述第一CCD相機平行于X-Y平面；

所述第二CCD相機平行于X-Z平面；

所述激光器輸出的激光經平凹透鏡擴束和準直凸柱透鏡準直后再經聚焦凸柱透鏡沿Y軸方向聚焦，形成垂直于Y-Z平面的片狀激光光束，片狀激光光束作用于染料盒內的丙酮溶液產生激發熒光，激發熒光經第一濾光片、第一CCD相機鏡頭進入第一CCD相機，激發熒光經第二濾光片、第二CCD相機鏡頭進入第二CCD相機。

2.根據權利要求1所述的測量片狀激光光束尺寸和能量分布的裝置，其特征在于所述染料盒為石英材質，266nm激光透過率大于98%。

3.根據權利要求1或2所述的測量片狀激光光束尺寸和能量分布的裝置，其特征在于所述片狀激光光束的尺寸小于染料盒的可觀察面尺寸。

4.根據權利要求1所述的測量片狀激光光束尺寸和能量分布的裝置，其特征在于所述第一濾光片和第二濾光片為帶通濾波片，300nm≤通帶范圍≤500nm。

5.根據權利要求1所述的測量片狀激光光束尺寸和能量分布的裝置，其特征在于所述第一CCD相機和第二CCD相機的像素不低于2048×2048。

6.根據權利要求1所述的測量片狀激光光束尺寸和能量分布的裝置，其特征在于所述激光輸出時間和第一CCD相機、第二CCD相機曝光時間的時序控制精度為5ps。

7.根據權利要求1或5所述的測量片狀激光光束尺寸和能量分布的裝置，其特征在于所述第一CCD相機和第二CCD相機的最短曝光時間為100ns。

8.一種利用權利要求1-7任一權利要求所述的裝置實現測量片狀激光光束尺寸和能量分布信息的方法，其特征在于所述方法步驟如下：

步驟一、將染料盒內注入一定濃度的丙酮溶液，并置于片狀激光光束傳輸路徑上；

步驟二、激光經由平凹透鏡、準直凸柱透鏡、聚焦凸柱透鏡整形為片狀激光光束，片狀激光光束通過染料盒內觀測區域，激發丙酮分子產生激發熒光；

步驟三、調整染料盒位置，片狀激光光束端面接近染料盒上表面的刻度表尺，調整第一CCD相機及其鏡頭，刻度表尺和激發熒光同時在第一CCD相機成像，通過第一CCD相機獲得片狀激光光束的厚度分布信息；

步驟四、調整第二CCD相機及其鏡頭，使得像平面與片狀激光光束位置重合，通過第二CCD相機獲得片狀激光光束平行度及能量分布信息。