激光发散角测量的误差分析

为了研究产品装调过程中,套孔法和CCD成像法得到的激光发散角偏差较大原因,采用ZEMAX仿真进行了理论分析,并结合相关试验进行了验证。结果表明,在CCD白光观瞄系统中利用CCD成像法测量激光光斑大小时,由于白光与激光间存在光程差,计算激光发散角时,需要消除光程差导致的图像误差的影响。激光光斑大小与距离符合双曲线规律变化。近场条件下不成线性关系,CCD成像法测量得到的激光光斑图像偏大,计算得到的激光发散角远大于套孔法的测量值;远场条件下近似成线性关系,套孔法及CCD成像法测算得到的激光发散角数值基本一致。该研究可以根据产品的设计参量,消除光程差对激光激光束散角的影响,提高测量精度。     

大功率TEA CO2 激光远场发散角评估方法

在大功率激光远距离定向传输中,远场发散角是衡量其性能的一个重要参量。大功率TEA CO2激光具有功率高、光束直径大等特点,常规手段无法准确测量其远场发散角。为解决该难题,提出了一种利用激光光斑尺寸拟合分析法来评估大功率TEA CO2激光的远场发散角。首先,从理论上推导大Fresnel数多模高斯激光束远场发散角,分析了影响激光束发散角的主要因素;然后,采用光斑烧蚀法试验测量近场(20 m)光斑数据,基于光束质量(M2)因子理论拟合得出了激光光束质量和束腰大小,从而推导出激光束远场发散角;最后,对比分析了以上两种方法的计算结果,讨论了结果存在偏差的原因。结果表明,近场光斑数据拟合法可准确、便捷地测量大功率TEA CO2激光束远场发散角。     

激光束质量实时测量技术

提出一种新型光束质量实时测量技术,该技术主要基于由平板反射镜组成的多平面成像系统,一次性将激光束腰附近2倍瑞利距离内的多个光斑成像在同一个平面上,用CCD相机获取这些光斑的光强分布图样。通过图像处理获知接收到的光斑的光强分布。采用远场发散角、焦点尺寸、桶中功率比和M2因子四种光束质量评价标准对激光光束质量进行评价。利用该方法实时测量了高能钕玻璃双板条激光器的输出光束。     

基于扫描成像方法的激光光斑测量系统研制

利用红外CCD摄像机和三轴转台等装置,研制了一套周视激光产品(360°探测视场)的激光光斑测量系统。通过开发一套分析处理软件来控制三轴转台转动,实现被测激光光斑在CCD摄像机靶面上的精密扫描,将激光强度信息和位置信息由数据采集卡采集,再由软件对采集到的图像数据进行拼接,便得到全视场激光光斑的2D和3D强度分布图,对其进行分析后最终得出全视场内发射激光发散角、激光光斑强度相对分布等激光光斑质量信息,从而为各种大小视场激光产品研制提供了一种对发射光斑质量进行分析和检测的手段。     

高功率准分子激光参数测量研究

介绍了对高功率XeCl准分子激光MOPA系统中前三台激光器的输出激光进行的参数测量.实验分别对MOPA系统的前端输出种子光及其经过一级、二级、三级放大后所得激光进行了测量,研究包括采用哈特曼波前传感器对激光近场波前的测量和采用激光光束分析仪对激光远场光强的测量两个方面,分别得出激光的近场相位均方根误差和不同光斑尺寸定义下的远场发散角等实验测量结果,将实验结果与系统设计值进行比较分析,从而对激光器系统输出激光作出评价.     

CCD测量激光光斑方法研究

给出了用CCD进行激光光斑成像试验的结果,分析了激光光斑的测量精度和测量中存在的问题,并给出了解决途径.     

测距用微激光束发散角的测量

高斯光束发散角的测量有很多种方法,但对很小的发散角,如20μrad的发散角,一般都不易测量.为了测量这样小的角度,这里采用倒置的激光准直望远镜,对待测发散角先进行放大,然后测量.同时,分析了倒置激光准直望远镜的定位误差对发散角的放大率的影响,得出了用倒置激光准直望远镜测量微小高斯光束发散角的可行性结论.     

激光光斑中心空间定位方法的研究

介绍了一种用于工程机器人的双目立体视觉系统.该系统采用双面阵CCD,可对激光光斑中心表示的空间点进行定位.给出了系统的结构、数学建模方法及计算公式,采用灰度矩法实现激光光斑中心的精确定位.通过对不同尺寸的椭圆形、方形和三角形光斑的实际测量,系统中心定位精度达到2%,而且不受光斑形状的影响,具有良好的稳定性.     

激光与可见光系统光轴平行性检测

介绍了一种利用CCD器件测量激光测距系统与可见光系统光轴平行性的检测方法.通过精密调整CCD靶面中心与十字分划板中心的共轭关系,使两者同在光轴上,形成同一测量基准.测量时,被检仪器可见光系统视场中心时准十字分划板中心,激光测距机发出的激光束汇聚到CCD靶面上,通过测量激光光斑偏离靶面中心的量计算出光轴的平行性误差.简要介绍了激光光斑重心的算法,通过对光斑图像的预处理,提高重心的计算精度.最终通过实验验证了该方案的准确性,测量精度达到5".     

激光远场能量密度分布测试系统的实现

要设计了基于CCD成像法的激光远场能量密度测量系统,给出了CCD成像法测量远场激光能量密度分布的基本原理,并在特定条件下对激光能量测量模型进行简化.利用漫反射靶板将激光的能量分布信息采集至CCD相机,并在靶板的特征位置上安装能量探测器,依据激光能量模型,将激光光斑图像灰度信息与激光能量探头所测的实际能量值进行信息融合,...     

探测器扫描法测量激光二极管的远场三维分布

改进了探测器扫描法测试半导体激光二极管（1D）光束发散角,采用＂逐角扫描组合＂结合计算机模拟处理的方式,不仅可以得到LD长短轴方向的光强分布,也可以得到空间光强分布。克服了面阵CCD测量法存在测量成本高、测试速度慢等问题。定量讨论了扫描法与CCD测量法之间的偏差,结果表明对于发散角较大的垂直发散角θ┸上,扫描测试结果需...     

变发散角半导体激光器光束整形发射系统设计

变发散角半导体激光束具有重要的应用意义.根据光线传输的基本原理,从理论上推导了变发散角半导体激光器光束整形发射系统的设计公式,在推导过程中,为了更准确地设计系统,保证出射光束质量,需考虑半导体激光器的固有像散.讨论了最佳的系统结构形式,推导了半导体激光器光束整形的变发散角公式,根据该公式设计了一个变发散角半导体激光器光...     

望远镜非稳腔光束发散角的测量与结果分析

灯泵望远镜非稳腔巨脉冲YAG激光器的远场光束发散角被精确测量,该非稳腔采用硬边输出镜,其输出平行光束,经过一长焦距的凹面镜,聚焦衰减后照射到CCD上,拍摄到焦平面的光斑像。在计算机中用图像处理方法求出光斑的大小,再计算发敞角。     

双面阵CCD实时测量激光发散角的系统

针对目前激光光束发散角测试速度慢,实时性差的问题,提出采用两个面阵CCD同时测量激光远场区域两个不同位置的光束宽度,用两点拟合的方法计算激光光束发散角的方法。该方法装置简单,可快速实时准确地测量激光光束发散角。测试结果表明,系统测量误差<0.1 mrad,重复测量误差均±1%之内。该测量方法研制的仪器成本低、测试效率高、便于携带,适合设备生产现场和空间有限的快速实时检测需求。     

驾束制导仪激光束散角的数字化检测方法研究

介绍了一种出射激光束散角的数字化检测方法,计算机通过采集一定时间间隔内激光 光斑图像,在计算机中计算出各时刻的光斑大小,拟合出连续的束散角变化曲线。给出了实验装置和工作原理以及在计算机中进行数据处理的方法。     

非球面镜准直大功率半导体激光阵列远场特性

针对目前采用非球面快慢轴准直镜准直的大功率半导体激光阵列的远场光束特性在理论上缺乏准确的描述,而常用的单一能量利用率光束发散角不能够准确地描述半导体激光器准直光束的特性,难以有效指导其后整形、聚焦等光学系统设计的问题,文章利用CCD成像结合图像处理手段对半导体激光阵列光束经过非球面快慢轴准直镜后的远场光束进行实验研究。实验结果表明,随着能量利用率选择不同快、慢轴远场发散角变化趋势有较大区别,在较高能量利用率条件下,快轴方向能量利用率的微小增加可导致光束质量的迅速劣化,对光学系统要求苛刻;而慢轴方向能量分布较为均匀,光学系统冗余量较大。     

激光束偏转方向定位方法研究及应用

提出一种高精度确定激光束中心位置的方法。该方法以激光衍射理论为基础,利用CCD作为探测器,结合曲线拟合技术,使激光束在CCD上定位精度达到光敏元尺度的1/10.利用此方法检测棱镜顶角,精确度达到0.004°。     

光通信中高精度激光束准直系统优化设计

基于空间解析几何与矢量形式的折射定理为基础,研究了非球面、非轴对称的激光束准直光学系统,并对空间光线的传输进行了严格的理论推导,得出了光束发散角的传递矩阵递推公式,并对激光束的发散角进行了优化设计.利用激光束质量诊断仪对准直系统的发散角进行了实验测试,结果表明准直系统能达到较高的准直精度.本设计方法能广泛应用于复杂的非球面光学系统设计中.