[發明專利]一種光斑尺寸和形狀的測量方法及裝置

有效

• 申請號: 202011034301.8
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112146851B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 尹志軍;崔國新;葉志霖;許志城
• 申請（專利權）人: 南京南智先進光電集成技術研究院有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01J1/42;G01J1/04
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請提供一種光斑尺寸和形狀的測量方法及裝置。所述方法包括：利用狹縫組裝置中多個相互之間寬度不存在整數倍關系的透光狹縫對待測量光斑沿目標掃描方向進行掃描，根據目標掃描位置下的目標掃描光功率的傅里葉變換結果以及光功率透過率的傅里葉變換結果，確定目標掃描位置下待測量光斑的光強，根據待測量光斑在目標掃描方向以及另一掃描方向上的光強分布，最終確定待測量光斑的尺寸和形狀。如此，本申請實施例采用寬度不存在整數倍關系的多個透光狹縫對待測量光斑進行掃描，并根據掃描光功率的傅里葉變換以及光功率透過率的傅里葉變換確定待測量光斑的光強，測量不受光斑自身尺寸和透光狹縫寬度的影響，可以較準確地測量尺寸較小的光斑。

技術領域

本申請涉及光電技術領域，特別涉及一種光斑尺寸和形狀的測量方法及裝置。

背景技術

由于激光具有單色性、相干性等一系列較好的特性，因此自被發明以來，激光已經被廣泛應用于通信、工業、軍事、醫療、環保及消費電子等諸多領域，并且發展速度越來越快。在實際應用中，激光器是產生激光的關鍵設備，其產生的激光的光斑尺寸和形狀是反映激光器性能的重要參數，也是激光器在應用中的重要參數，例如，工業領域的金屬精加工、醫療領域的激光縫合技術和軍事領域的激光定位等，由于諸如此類的應用都需要依靠調節光斑的尺寸和形狀來實現，因此對光斑的尺寸和形狀進行精確測量具有重要的意義。

光斑是指激光在垂直狀態下聚焦在被照物上的焦點，一般通過測量光斑的光強分布情況來反映光斑的尺寸和形狀。目前常用的光斑尺寸和形狀的測量方法有狹縫法，主要是采用一定尺寸的狹縫對光斑進行掃描，探測透過狹縫的光功率，直接根據探測到的光功率隨掃描位移變化的分布曲線，來體現光斑的光強分布。理論上來說，采用的狹縫寬度越小，測量結果越準確。但是在實際應用中，如果狹縫寬度過小，則透過狹縫的光功率非常低，當測量的光斑功率較低時會由于功率不夠而造成探測困難；同時，由于狹縫本身受制于現有制作方式，寬度通常為50-100um，因此現有制作方式也制約了狹縫寬度的進一步縮小，當測量較小(比如直徑20um)光斑時，狹縫寬度與光斑尺寸相差較大，因而探測到的光功率曲線與光斑原始尺寸偏差較多，導致準確性較低。基于以上原因，采用現有技術對光斑尺寸和形狀進行測量時，測量的準確性受光斑自身尺寸以及狹縫寬度的影響較大，因而無法較準確地測量尺寸較小的光斑。

基于此，目前亟需一種光斑尺寸和形狀的測量方法，用于解決現有技術對光斑尺寸和形狀進行測量時，由于受光斑自身尺寸以及狹縫寬度的影響，無法準確測量尺寸較小的光斑的問題。

發明內容

本申請提供了一種光斑尺寸和形狀的測量方法及裝置，可用于解決現有技術對光斑尺寸和形狀進行測量時，由于受光斑自身尺寸以及狹縫寬度的影響，無法準確測量尺寸較小的光斑的技術問題。

第一方面，本申請實施例提供一種光斑尺寸和形狀的測量方法，所述測量方法包括：

獲取待測量光斑；

獲取預先構建的狹縫組裝置；所述狹縫組裝置用于對所述待測量光斑進行測量，包括不透光基板，以及在所述不透光基板上以預設間隔加工出的透光狹縫陣列；所述透光狹縫陣列包括多個沿陣列方向相互平行的透光狹縫；所述透光狹縫的高度大于所述待測量光斑在預設的兩個相互正交的掃描方向上的最大高度；任意兩個所述透光狹縫的寬度不存在整數倍關系；

使用所述狹縫組裝置沿目標掃描方向對所述待測量光斑進行掃描，獲取在不同掃描位置下透過所述狹縫組裝置的掃描光功率；所述目標掃描方向為所述待測量光斑預設的兩個相互正交的掃描方向中任意一個掃描方向；

針對所述目標掃描方向，獲取狹縫組裝置的光功率透過率；

分別對在目標掃描位置下的掃描光功率以及所述光功率透過率做傅里葉變換，得到目標掃描光功率傅里葉變換結果以及光功率透過率傅里葉變換結果；所述目標掃描位置為所述目標掃描方向下任意一個掃描位置；