[發(fā)明專(zhuān)利]一種高功率激光裝置的光路自動(dòng)準(zhǔn)直方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811402915.X
• 申請(qǐng)日: 2018-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109542145B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李克洪;胡東霞;趙軍普;張?chǎng)?/a>;張雄軍;黨釗;張崑;董一方;鄭奎興
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類(lèi)號(hào): G05D25/02
• 分類(lèi)號(hào): G05D25/02;G02B7/00;G06T7/13;G06T7/60
• 代理公司: 北京同輝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張明利

本發(fā)明涉及一種高功率激光裝置的光路自動(dòng)準(zhǔn)直方法，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明采用近場(chǎng)CCD獲得原始近場(chǎng)圖像，然后將獲得的原始近場(chǎng)圖像通過(guò)快速傅里葉變換得到含有遠(yuǎn)場(chǎng)信息的二維功率譜密度圖像，將二維功率譜密度圖像進(jìn)行圖像處理，得到二維功率譜密度圖像的橢圓度參數(shù)，判斷二維功率譜密度圖像的正圓率ρ是否在1的ε鄰域內(nèi)，通過(guò)近場(chǎng)閉環(huán)控制和遠(yuǎn)場(chǎng)閉環(huán)控制分別調(diào)整近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的電動(dòng)鏡架，直至所述二維功率譜密度圖像的正圓率ρ在1的ε鄰域內(nèi)，從而完成光路的自動(dòng)準(zhǔn)直，本發(fā)明僅用一個(gè)CCD就能完成光路的自動(dòng)準(zhǔn)直，極大的簡(jiǎn)化了光路自動(dòng)準(zhǔn)直系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于大規(guī)模高功率激光裝置而言有著十分可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種高功率激光裝置的光路自動(dòng)準(zhǔn)直方法。

背景技術(shù)

大型高功率激光裝置包含系列激光放大器和大量的光學(xué)元件及組件，光程長(zhǎng)，環(huán)節(jié)多。系統(tǒng)的高效運(yùn)行要求配置相應(yīng)的光路自動(dòng)準(zhǔn)直系統(tǒng)，以快速糾正由于溫度變化、地基及支撐架的微振動(dòng)、反射鏡機(jī)械結(jié)構(gòu)蠕變、氣流及其它隨機(jī)因素造成光束的偏離，提高工作效率。所謂光路準(zhǔn)直，就是在光學(xué)系統(tǒng)光路已建立并提供準(zhǔn)直基準(zhǔn)后，對(duì)光路光軸進(jìn)行的精密調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)偏移光束與基準(zhǔn)光束的重合。因此，光路自動(dòng)準(zhǔn)直系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其包含準(zhǔn)直光源、近遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)、光束探測(cè)裝置及調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)等多部分環(huán)節(jié)。

目前的光路自動(dòng)準(zhǔn)直大多基于近場(chǎng)、遠(yuǎn)場(chǎng)分別進(jìn)行光斑空域的識(shí)別計(jì)算實(shí)現(xiàn)光路自動(dòng)準(zhǔn)直，這類(lèi)方法需要兩個(gè)CCD相機(jī)分別監(jiān)視近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)光路圖像，對(duì)于大規(guī)模高功率激光裝置而言，CCD相機(jī)的成本十分昂貴，因此，發(fā)明一種僅用一個(gè)CCD相機(jī)就能高效完成光路的自動(dòng)準(zhǔn)直的系統(tǒng)，對(duì)于大規(guī)模高功率激光裝置而言有著十分可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的種種不足，為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)提出一種高功率激光裝置的光路自動(dòng)準(zhǔn)直方法，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)單路僅用一個(gè)CCD相機(jī)就能高效完成光路的自動(dòng)準(zhǔn)直，極大的簡(jiǎn)化了光路自動(dòng)準(zhǔn)直系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種高功率激光裝置的光路自動(dòng)準(zhǔn)直方法，包括如下步驟：

S1：采用近場(chǎng)CCD獲得原始近場(chǎng)圖像；

S2：將獲得的原始近場(chǎng)圖像通過(guò)快速傅里葉變換得到含有遠(yuǎn)場(chǎng)信息的二維功率譜密度圖像；

S3：將所述二維功率譜密度圖像進(jìn)行圖像處理，然后采用最小二乘法配合橢圓公式擬合頻域圖像，得到所述二維功率譜密度圖像的橢圓度參數(shù)，所述橢圓度參數(shù)包括擬合橢圓的中心坐標(biāo)、橢圓擬合長(zhǎng)軸L、橢圓擬合短軸S、橢圓擬合正圓率ρ＝L/S；

S4：判斷所述二維功率譜密度圖像的正圓率ρ是否在1的ε鄰域內(nèi)，即趨近于正圓，若否，則轉(zhuǎn)入S5；若是，則準(zhǔn)直完成；

S5：通過(guò)近場(chǎng)閉環(huán)控制和遠(yuǎn)場(chǎng)閉環(huán)控制分別調(diào)整近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的電動(dòng)鏡架；

S6：重復(fù)S1-S5，直至所述二維功率譜密度圖像的正圓率ρ在1的ε鄰域內(nèi)，從而完成光路的自動(dòng)準(zhǔn)直。

進(jìn)一步，所述S2之前還包括將原始近場(chǎng)圖像格式轉(zhuǎn)換、圖形等邊裁剪和去除飽和點(diǎn)。

進(jìn)一步，所述S2中，預(yù)處理之后的原始近場(chǎng)圖像通過(guò)離散二維傅里葉變換得到頻域二維功率譜密度圖像，并將低頻直流分量搬移到圖像中央，對(duì)頻域二維功率譜密度圖像做自適應(yīng)二值化算法得到二值化后的功率譜密度圖像。

進(jìn)一步，S3中圖像處理包括對(duì)二值化后的功率譜密度圖像做腐蝕、膨脹形態(tài)處理，通過(guò)CANNY算法提取頻域圖像的邊沿。

進(jìn)一步，所述S5中，所述遠(yuǎn)場(chǎng)閉環(huán)控制的控制方法為：控制遠(yuǎn)場(chǎng)電動(dòng)鏡架做空域二維搜索運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)鏡架每調(diào)整一次，執(zhí)行一次S1-S4，至二維功率譜密度圖像的正圓率ρ在1的ε鄰域內(nèi)，從而完成遠(yuǎn)場(chǎng)準(zhǔn)直。