[发明专利]一种脉冲激光器远场光轴稳定性检测系统

说明书

本发明公开了一种脉冲激光器远场光轴稳定性检测系统，包含光学系统、同步控制采集系统、显示控制系统和转台系统，光学系统、同步控制采集系统和显示控制系统都位于转台系统上。本发明利用CCD相机结合同步控制采集技术对激光光斑进行实时采集，再对光斑数据进行分析，从而得到激光器远场光轴的稳定性信息，解决了同步采集激光光斑图像的问题，使得采集系统能够自动、实时、完整的采集到连续光斑图像；针对远场测量设计的光学系统，能够适应远距离、背景复杂的野外环境。

技术领域

本发明属于激光器远场光轴进行稳定性检技术，特别是一种脉冲激光器远场光轴稳定性检测系统。

背景技术

激光具有亮度高、单色性好以及方向性好的特点，因此激光的应用已遍布科技、经济、军事及社会其它发展领域。目前激光一般局限于短距离的室内应用，而在远距离的室外环境下，激光传输路径上会存在大气湍流和大气折射率不均匀的影响，再加上激光器本身谐振腔的震动和激光产生过程中腔内温度变化的影响，会最终导致激光器出射光轴的抖动及激光光束扩展效应(发散角的变化)。

在实际应用中，光轴抖动及光束扩展效应的存在会导致激光在目标上的光斑抖动，使得光斑实际的包络面积大于预设面积，这可能又会导致在诸如激光测距、激光制导、激光距离选通成像等等的应用中，探测器每次接收到的激光的回波强度不一，甚至会出现因抖动量过大，导致漏测的情况出现。这种情况的存在，会影响激光测距的测量精度、激光制导的准确性等等，导致错误情报的出现，所以，在将激光器集成至各种系统之前，对激光器进行远场光轴稳定性的分析，即定量的给出激光器的光轴抖动量及发散角抖动量就变得尤为重要。

目前，测试测量的主流是基于摄像测量理论研制出的CCD类光束分析仪，国外已经有多家厂商推出商业化的可完成近距离光轴稳定性分析的激光分析仪器，如Thorlabs公司的BC106系列以及以色列Duma Optronics公司的BeamOnHR。

国内的激光光束质量分析工作起步相对于国外来说还比较晚，目前国内的成熟的自主研发的商业化光束分析仪还很难见到，大多还停留在实验室内部研发状态，如北京跟踪与通信技术研究所([1]张颖新,王云萍,王禹.基于CCD的远场激光光斑测量系统开发与应用[J].光电技术应用,2011,04:11-13+52.)、中国人民解放军总装备部军械技术研究所(“低频窄脉冲激光光斑采集器”，专利号200910074771.4)通过对国内国外激光光束质量分析系统的调研与比较可以发现，国外的激光光束质量分析仪无论是在结构、原理，还是在功能及成本方便都要远远优于国内自主研发的激光光束质量分析仪，但是目前无论是国内还是国外，现有激光光束质量分析系统大多只能应用于短距离、环境比较简单的室内，对于距离较远、环境比较复杂的室外环境，还几乎没有太多研究，这就使得对应用于远场室外环境的激光光束稳定性分析变得异常困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脉冲激光器远场光轴稳定性检测系统，能够对远场激光器的光轴稳定性进行分析和检测。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种脉冲激光器远场光轴稳定性检测系统，包含光学系统、同步控制采集系统、显示控制系统和转台系统，光学系统、同步控制采集系统和显示控制系统都位于转台系统上；

所述同步控制采集系统包括APD探测器、近红外CCD相机、FPGA电路板，其中FPGA电路板包含延时模块，APD探测器输出标准TTL电平信号至FPGA电路板，经FPGA电路板内的延时模块延时后输出至近红外CCD相机，控制其曝光时间；

所述光学系统包括APD探测器对应光学镜头、近红外CCD相机对应光学镜头和两个窄带滤波片，其中该两个光学镜头同光轴，并在该两个光学镜头后分别放置窄带滤波片，抑制背景光的影响，其中APD探测器对应光学镜头收集的光脉冲经过窄带滤光片后通过孔径光阑输入APD探测器；

所述显示控制系统与近红外CCD相机连接，设置近红外CCD相机的采集参数并接收近红外CCD相机所采集的图像数据，并对光斑图像进行分析处理。