[发明专利]用于激光光束质量分析仪的机电复合式调光系统

说明书

技术领域

本发明属于光电技术领域，涉及用于激光光束质量分析仪的机电复合式调光系统，采用机械式单轮可变光学衰减器与CCD相机电子快门级联，实现激光光强的连续衰减。

背景技术

用激光光束质量分析仪进行激光束参数测量与评价系统研究中，由于面阵CCD探测器件的高灵敏度和低饱和光强，使被测光束的无像差连续衰减成为测量过程中的一项关键技术。常用的连续调光技术主要有：机械式调节光阑连续调光技术、光电连续调光技术、采用吸收式渐变衰减片实现连续调光技术和晶体吸收法连续调光技术。其中，机械式调节光阑连续调光技术是通过可变光阑方式，实现对光束的空间衰减，实现起来体积小、速度快、功耗小、技术相对较成熟，但动态范围小、线性度不好，不易实现级联工作；光电连续调光技术包括法拉第旋光、电光晶体调光和液晶调光，实现起来动态范围小、需要级联工作、调光非线性严重，需要闭环补偿提高精度，不适合大范围、高精度调光；采用吸收式渐变衰减片实现连续调光，可实现大范围、连续调光，但是大动态范围条件下，其衰减的线性度对于镀膜要求较高，多级级联时容易产生散斑；晶体吸收法连续调光技术可实现宽范围的光强调节，但调节精度取决于材料的均匀性和丝杠的控制精度。已有的激光光束质量分析系统中激光能量连续衰减技术采用的双机械式光阑连续调光技术存在动态范围小、线性度不好的缺陷；采用的机械式光阑级联吸收式渐变衰减片连续调光技术，存在线性度不好和激光散斑问题，影响光束质量分析结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于激光光束质量分析仪的机电复合式调光系统。采用机械式单轮可变光学衰减器与CCD相机电子快门级联，实现激光光强的连续衰减，为激光光束质量分析仪提供了一种全新的机电复合式激光光强连续衰减系统。

如附图1所示，本发明提供的一种用于激光光束质量分析仪的机电复合式调光系统，包括单轮可变光学衰减器1、CCD相机2、步进电机3、电控系统4、PC机5；单轮可变光学衰减器1和CCD相机2、步进电机3连接，电控系统4和CCD相机2、步进电机3、PC机5连接；

如附图2所示，所述的单轮可变光学衰减器1是一个具有固定衰减量的光学圆盘，光学圆盘上装有直径相等的六个衰减片和2个相邻第一圆孔6、第二圆孔7，它们的圆心均布在同一个圆上；光学圆盘的中心圆14与步进电机3的轴键连接，步进电机3带动单轮可变光学衰减器1的转动，实现对入射光强的衰减；所述的第一衰减片8、第二衰减片9、第三衰减片10，第四衰减片11、第五衰减片12、第六衰减片13的衰减倍率分别为10、31、100、 360、1000、2500顺次增加；单轮可变光学衰减器1的第二圆孔7的圆心与圆盘中心所成直线与垂直线的正方向成45度角时，单轮可变光学衰减器1处于初始位置；在单轮可变光学衰减器1的初始位置后，步进电机3每顺时针转动45度，单轮可变光学衰减器1为光路提供10倍至2500倍六挡逐渐增加的光强衰减率；

所述的CCD相机2，是带有电子快门自动控制的CCD相机； CCD相机有电子快门控制时序，快门速度或曝光时间取决于VINT脉冲的脉宽；CCD相机2的电子快门曝光时间的初始化值为1/1000秒，以便后续根据入射激光光强灵活加减档值，改变衰减量；CCD相机2的电子快门曝光时间共有9档，分别为1/60秒、1/120秒、1/250秒、1/500秒、1/1000秒、1/4500秒、1/6000秒、1/10000秒、1/31000秒；

所述的步进电机3，是两相异步混合式步进电机，步距角为1.8度，在电控系统4的控制下，单轮可变光学衰减器1的第二圆孔7的圆心与圆盘中心所成直线与垂直线的正方向成45度角时，单轮可变光学衰减器1处于初始位置，在单轮可变光学衰减器1的初始位置后，步进电机3每顺时针转动45度，单轮可变光学衰减器1为光路提供10倍、31倍、100倍、360倍、1000倍、2500倍六挡逐渐增加的光强衰减率；