[發(fā)明專利]一種脈沖激光光斑快速測(cè)量系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110538797.0
• 申請(qǐng)日: 2021-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115342909A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 南瑤;騰飛;孫鑫;孫翔;李青民;王琛琛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安立芯光電科技有限公司
• 主分類號(hào): G01J1/02
• 分類號(hào): G01J1/02;G01J1/42
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及高功率激光空域分布測(cè)試領(lǐng)域，主要涉及一種在線激光光斑分布測(cè)試系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于光纖側(cè)面編碼陣列的單脈沖激光光斑分布測(cè)試技術(shù)，光纖側(cè)面編碼陣列空間采樣接收脈沖激光信號(hào)，將單脈沖激光光斑的空域分布轉(zhuǎn)換為時(shí)域編碼脈沖激光信號(hào)序列，光電探測(cè)器接收脈沖激光信號(hào)序列，示波器測(cè)量輸出數(shù)字脈沖激光信號(hào)序列，計(jì)算機(jī)軟件解碼獲得激光光斑的空域分布。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高功率激光空域分布測(cè)試領(lǐng)域，主要涉及一種在線激光光斑分布測(cè)試技術(shù)，尤其是涉及一種基于光纖側(cè)面編碼陣列的單脈沖激光光斑分布測(cè)試技術(shù)，光纖側(cè)面編碼陣列空間采樣接收脈沖激光信號(hào)，將單脈沖激光光斑的空域分布轉(zhuǎn)換為時(shí)域編碼脈沖激光信號(hào)序列，光電探測(cè)器接收脈沖激光信號(hào)序列，示波器測(cè)量輸出數(shù)字脈沖激光信號(hào)序列，計(jì)算機(jī)軟件解碼獲得激光光斑的空域分布。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的單脈沖激光光斑在線測(cè)量方法有分束監(jiān)測(cè)法，面陣探測(cè)器監(jiān)測(cè)分束光路上激光光斑，表征主光路激光光斑分布；隨著激光能量的不斷提高，被測(cè)激光在分束器上產(chǎn)生的物理效應(yīng)影響了分束比的均勻性，使得激光光斑測(cè)量結(jié)果的測(cè)量不確定度受到限制。

工程上對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)處激光光斑的測(cè)量通常采用靶板法，靶板將激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為漫射的可見(jiàn)光或者紅外光，采用可見(jiàn)光或者紅外相機(jī)抓拍激光光斑圖像，受限于激光脈沖寬度小(～10ns)、重復(fù)頻率高時(shí)相機(jī)的幀頻速度難以滿足對(duì)每一個(gè)激光脈沖光斑的同步抓拍要求；且旁路拍攝激光光斑引入的形變，不利于對(duì)激光光斑能量分布的分析。

在激光遠(yuǎn)距離信息傳輸中，與大氣作用產(chǎn)生的瞬時(shí)散斑現(xiàn)象，造成激光光斑局部激光能量分布不均勻，輻照區(qū)域面積大導(dǎo)致探測(cè)器布陣需要的探測(cè)器數(shù)量巨大，且安裝有難度；在線測(cè)量對(duì)小目標(biāo)作用效能評(píng)估困難。

對(duì)高功率大面積分布半導(dǎo)體激光器巴條及疊陣的單顆芯片輸出功率穩(wěn)定性測(cè)量目前還沒(méi)有成熟的測(cè)量方法，采用金屬旋轉(zhuǎn)探針取樣測(cè)量和柵網(wǎng)衰減方法存在熱效應(yīng)引入的測(cè)量不確定度難以評(píng)估。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服目前在線激光光斑的測(cè)量方法的局限，提供快速激光光斑測(cè)量方法。

本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是，提供一種脈沖激光光斑快速測(cè)量系統(tǒng)，包括光纖時(shí)-空采樣器、快速光電探測(cè)器、數(shù)字示波器、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理軟件，所述光纖時(shí)-空采樣器由固定安裝在被測(cè)區(qū)域的采樣光纖組成，所述采樣光纖為光纖側(cè)面無(wú)涂覆層的若干段裸光纖和有涂覆層光纖間隔串聯(lián)，所述裸光纖的光纖側(cè)面接收脈沖激光，部分脈沖激光進(jìn)入光纖纖芯傳輸，采樣光纖端面輸出與激光脈沖寬度和采樣光纖光程長(zhǎng)度相關(guān)的激光脈沖序列，將脈沖激光的空域分布轉(zhuǎn)換為時(shí)域分布的激光脈沖序列，所述激光脈沖序列被快速光電探測(cè)器接收，輸出對(duì)激光脈沖序列響應(yīng)的電模擬脈沖信號(hào)，數(shù)字示波器測(cè)量輸出激光脈沖序列的數(shù)字脈沖波形，所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理軟件對(duì)數(shù)字脈沖波形進(jìn)行解碼，獲得激光能量隨采樣光纖光程長(zhǎng)度相關(guān)的能量分布，根據(jù)采樣光纖光程長(zhǎng)度與安裝位置坐標(biāo)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，換算獲得激光光斑中光纖時(shí)-空采樣器所在位置坐標(biāo)的能量分布，用插值法獲得其他位置的激光能量分布。

本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是，為提高計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理軟件對(duì)數(shù)字脈沖波形進(jìn)行解碼的速度，提供的所述的采樣光纖的無(wú)涂覆層裸光纖區(qū)為長(zhǎng)度不等的間隔編碼序列，脈沖激光輻照時(shí)，光纖端面輸出與激光脈沖寬度、裸光纖長(zhǎng)度及其裸光纖間隔編碼和采樣光纖光程長(zhǎng)度相關(guān)的激光脈沖序列，將脈沖激光的空域分布轉(zhuǎn)換為與裸光纖長(zhǎng)度及其裸光纖間隔編碼序列一一對(duì)應(yīng)的時(shí)域分布激光脈沖序列，所述激光脈沖序列被快速光電探測(cè)器接收，輸出對(duì)激光脈沖序列響應(yīng)的電模擬脈沖信號(hào)，數(shù)字示波器測(cè)量輸出激光脈沖序列的數(shù)字脈沖波形，所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理軟件對(duì)數(shù)字脈沖波形依據(jù)編碼位置進(jìn)行解碼，換算獲得激光光斑中光纖時(shí)-空采樣器所在位置坐標(biāo)的能量分布，用插值法獲得其他位置的激光能量分布。