[发明专利]一种基于单光楔的双波段合成光束检测方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于单光楔的双波段合成光束检测方法和装置，该方法用于对双波段的合成光束光轴平行度的检测。基于单光楔的双波段合成光束检测系统包括缩束前组、缩束后组、衰减片、楔镜、成像组、CCD传感器，利用楔镜对两波长的色散系数差异使两波长的激光光束产生一个固定的初始夹角，从而实现对双光束合成光的光轴平行度检测。

技术领域

本发明涉及到光束控制领域、光学检测领域，具体涉及一种基于单光楔的双波段合成光束检测方法和装置。该装置可以实时检测双波段合成光束中两波长光束的光轴平行度。

背景技术

近几十年来随着激光技术的不断进步，更多波段、更高功率的激光器不断出现，相应的激光检测技术也成为迫切需要解决的问题，其中，双波段合成激光束的光轴平行度检测便是其中之一。

双波段合成激光束是一种将两种波长的激光束经过合束后整合成一束激光，要求合束后的两种波长的光具有较好的平行度。但由于在工作过程中环境温度的起伏以及平台的振动等都有可能对合束系统中元件的位置关系产生影响，因此，需要实时对合束光中两个波长光的角位置关系进行实时的监视、检测。

通常所使用的双传感器光学监视系统是先将合束器中的两种波长的激光用分光镜进行分离，使两波长的激光分别进入到各自的光路中独立传播，再分别于各自的光电传感器中汇聚成像。这种双光路探测的方式仅能起到实时监视光轴的作用，但要实现对双光束光轴平行度的检测需要先对传感器的位置进行标定，但在运输过程中由于震动等因素会使标定好的传感器位置发生变化，从而导致出现测量误差，而基于单光楔的双波段合成光束检测系统则不易受此问题影响。双传感器光学监视系统需使用两个光路来传播激光束，光学元件更多，并且需要两个光电传感器来对聚焦光斑进行探测，而基于单光楔的双波段合成光束检测系统则只使用一个光路来传播光束，并且仅需要一个光电传感器便可以同时探测到两个光斑。因此，基于单光楔的双波段合成光束检测系统使用单光路结构，且仅使用一个焦平面光电传感器便可以实现对双波段合成光束光轴平行度的监视、测量，不仅大大的节约了成本，并且提高了测量能力，其有益效果十分明显。

发明内容

本发明的目的在于对双波段合成光束的光轴平行度进行监视、测量。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于单光楔的双波段合成光束检测装置，其包括前置缩束器、衰减片、光楔、成像组、CCD传感器。

前置缩束器包括缩束前组、缩束后组，位于光路的前端，衰减片与光楔位于压缩后的平行光路中，成像组位于光楔后部；

装置工作模式如下：由双波长激光合成的激光光束被前置缩束器接收，经过缩束后的激光束被放置于缩束器后的衰减片衰减，衰减后的激光束再进入光楔，光楔对合成光束中两不同的波长光产生一个初始的θ1夹角，该光束经成像组后在CCD传感器靶面上成像，经图像处理算法计算出两波长对应所成像的两个质心位置，进而计算出两波长光束之间的夹角。

本发明还提出一种基于单光楔的双波段合成光束检测方法，利用前述的装置。参考附图2，对于双波长合成光束，无法直接测量两合成光束间的夹角，需将被测量的角量转换为线量，即不需测量角量而只需测量线量，因此，使用一组成像镜头将合成光束成像为两个临近的像点，从而将角量转换为线量δ，则其对应的角度θ为：

θ＝arctan(δ/f)

其中f为成像组焦距，δ为光电传感器上成像光斑的质心距离。

但是如果λ1与λ2光束之间的夹角θ很小，则光电传感器靶面处的两个光斑相互叠加，将无法有效提取两个成像光斑，因此，需要赋予被测合成光束一个最小夹角，保证在λ1与λ2光束之间的夹角θ在趋近于0的情况下仍能有效提取两个被测光斑。所以在成像组前放置一块具有一定色散、带有一定楔角的光楔，其对合成光束产生的色散角θg为：

θg＝(n_λ1-n_λ2)α