[发明专利]一种新型光束焦深区域光强分布实时测量方法及装置

权利要求书

1、一种新型光束焦深区光强实时测量方法及装置，其特征在于该方法包含下列步骤：

①将入射光束采用光束变换器件，分离部分光束用于光束焦深区域光强实时检测。

②将散焦光栅和图像传感器置于被测光束光路中。

③调节图像传感器位置，将图像传感器置于被测光束焦平面上，成像出各级衍射光斑。

④采用计算机实时采集图像，并对图像进行滤波等处理，滤除图像传感器噪声，得到各衍射级光斑分布。

⑤根据成像关系得出成像光斑所对应的实际光斑的位置和光强分布情况。

⑥散焦光栅具有对称分布的正负焦点，散焦光栅结合图像传感器可用于对光束焦点附近的光场分布进行实时检测，图像传感器置于入射光束的焦点位置，假设入射光束的等效焦距为f，散焦光栅的正一衍射级等效焦距为f_g，图像传感器上面所成像的各级衍射光斑与实际光束光场分布，可根据成像关系得到，

f+n=fg/nffg/n+f---(1)]]>

f-n=fg/nffg/n-f---(2)]]>

f₀＝f    (3)

式中n代表衍射级次，f_+n和f_-n分别为散焦光栅和入射光束等效焦距的组合焦距，也为成像的衍射光斑所对应的实际光斑距离散焦光栅的距离，所以焦平面上图像传感器所成像的衍射光斑分别对应散焦光栅后距离散焦光栅为f_+n到f再到f_-n的位置处光场光强分布；

成像光斑与实际光斑的大小关系为：

d+n=fn+ffnd+2n---(4)]]>

d-n=f-n-ff-nd-2n---(5)]]>

d_+n和d_-n为图像传感器所成像光斑的大小，d_+2n和d_-2n为实际光斑的大小；

两个一维散焦光栅正交叠放使用，散焦光栅等效焦距为两个一维散焦光栅焦距的组合，在图像传感器上面成像的光斑数量是一维散焦光栅的二次方，所以可以有效地扩大焦深区域测量范围和测量精度，根据图像传感器所成像的光斑分布，可以得出系统实际位置处的光场光强分布，可根据需要实现测量的精度和范围，合理选择散焦光栅参数。