[發明專利]一種基于發散光束的倍頻晶體特征角度的測量裝置和方法

有效

• 申請號: 201810233020.1
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108168470B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 靳賽;梁樾;趙潤昌;李志軍;李天恩;李慶;李平;王偉;陳文棋;李森
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 韓雪

1.一種基于發散光束的倍頻晶體特征角度的測量裝置，其特征在于，在光路傳輸方向上依次排列有照明光源（1）、定位基準元件（2）、發散透鏡（3或11）、待測晶體（4）、匹配透鏡（5）和CCD（6）；其中光學元件均垂直于光軸，其幾何中心均在光軸上，定位基準元件（2）正中心硬聯結有定位基準（7或8），照明光源（1）發出的平行光束照射定位基準元件（2）后，經過發散透鏡（3或11）和待測晶體（4）后通過匹配透鏡（5）后成像于CCD（6）；

設發散透鏡（3或11）的焦距為f₁，發散透鏡（3或11）和匹配透鏡（5）之間的距離為L₁，匹配透鏡（5）的焦距為f₂，匹配透鏡（5）和CCD（6）之間的距離為L₂，照明光源（1）發出的平行光束口徑為D，則待測晶體（4）表面入射角的最大采樣范圍為?，通過選擇發散透鏡（3或11）的焦距f₁選擇合理的入射角采樣范圍，CCD（6）上采集到的光斑口徑為；

已知CCD（6）的尺寸為a×b，分辨率為m×n，則CCD（6）兩個方向上的采樣精度分別為、；

以定位基準（7或8）在CCD（6）上成的像為坐標原點，設采集到的圖像中灰度值最大的像素點相對于坐標原點的坐標為（x₀，y₀），則計算出待測晶體（4）的特征角度為。

2.如權利要求1所述的基于發散光束光學系統的倍頻晶體特征角度的測量裝置，其特征在于，定位基準（7或8）和定位基準元件（2）硬聯結為一個整體，聯結位置在定位基準元件（2）的幾何中心。

3.如權利要求1所述的基于發散光束的倍頻晶體特征角度的測量裝置，其特征在于，所述待測晶體（4）的初始基準位置為垂直于光軸。

4.如權利要求1所述的基于發散光束的倍頻晶體特征角度的測量裝置，其特征在于，發散透鏡（3或11）對照明光源（1）發出的入射平行光進行發散，從而改變入射光與待測晶體（4）的夾角；發散后光束在空間上的不同位置表征了待測晶體（4）表面的不同入射角。

5.根據權利要求1所述的基于發散光束的倍頻晶體特征角度的測量裝置，其特征在于：合理排布各個光學元件之間的距離，使得照明光源（1）的物面（9）經過測量裝置后的像面（10）在CCD（6）位置。

6.一種基于發散光束的倍頻晶體特征角度的測量方法，其特征在于，在光路傳輸方向上依次排列照明光源（1）、定位基準元件（2）、發散透鏡（3或11）、待測晶體（4）、匹配透鏡（5）和CCD（6），其中光學元件均垂直于光軸，其幾何中心均在光軸上；在定位基準元件（2）正中心硬聯結定位基準（7或8），使得照明光源（1）發出的平行光束照射定位基準元件（2）后，經過發散透鏡（3或11）和待測晶體（4）后通過匹配透鏡（5）后成像于CCD（6）；合理排布各個光學元件之間的距離，使得照明光源（1）的物面（9）經過光學系統后的像面（10）在CCD（6）位置；記錄CCD（6）采集圖像中的灰度值最大點的位置坐標，并反推使倍頻效率最大時對應的倍頻晶體偏離準直位的夾角，從而得到倍頻晶體的特征角度；

設發散透鏡（3或11）的焦距為f₁，發散透鏡（3或11）和匹配透鏡（5）之間的距離為L₁，匹配透鏡（5）的焦距為f₂，匹配透鏡（5）和CCD（6）之間的距離為L₂，照明光源（1）發出的平行光束口徑為D，則待測晶體（4）表面入射角的最大采樣范圍為?，通過選擇發散透鏡（3或11）的焦距f₁選擇合理的入射角采樣范圍，CCD（6）上采集到的光斑口徑為；

已知CCD（6）的尺寸為a×b，分辨率為m×n，則CCD（6）兩個方向上的采樣精度分別為、；

以定位基準（7或8）在CCD（6）上成的像為坐標原點，設采集到的圖像中灰度值最大的像素點相對于坐標原點的坐標為（x₀，y₀），則計算出待測晶體（4）的特征角度為。