[发明专利]一种激光器光束指向稳定性测量装置

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种激光器光束指向稳定性测量装置，属于激光测试技术领域。

背景技术

在激光目标指示、激光制导和激光加工等领域中，常常需要测量激光束的指向稳定性，如在激光目标指示和激光制导领域中，激光束的指向稳定性影响着目标指示和制导的精度，即使激光束的摆动角度很小，在传输数千米后其偏差也较大(如光束摆动角度为0.05°，在传输10千米后相对偏差达8.7米)；在激光加工领域，由于激光束的摆动，聚焦光斑发生横向偏移，从而导致加工轨迹呈现锯齿状，且不规则，影响着加工的质量，是激光精细加工需要解决的难题之一。

发明内容

如附图1所示，本发明提供的一种激光器光束指向稳定性测量装置，包括f-theta场镜1、光强调节器2、图像采集单元3、上位机4和二维平移台5；其中f-theta场镜1、光强调节器2和图像采集单元3的探测面中心同光轴；在测量时，被测激光器与本发明所述的一种激光器光束指向稳定性测量装置固定在同一稳定的基座上，并保证被测激光器的出光口位于f-theta场镜1的前焦平面上，被测激光器发出的光束经过f-theta场镜1和光强调节器2后入射在图像采集单元3的探测面中心附近，图像采集单元3的探测面位于f-theta场镜1的后焦平面上；图像采集单元3探测面获得被测激光器发射的激光光斑，上位机4根据图像采集单元3获得的不同像元上的光强度，利用公式

和

计算出光斑的质心的坐标(x_c,y_c)，通过不少于20次的测量来分别获得每次测量激光光斑的质心坐标(x_ic,y_ic)，选取一个半径为r的包络圆，使所有的质心(x_ic,y_ic)恰好被此包络圆全部包含在内，则此激光器光束指向稳定性θ＝r/f；

所述的f-theta场镜1为由三片紫外熔融石英玻璃镜片构成的场镜，视场不大于±10°，口径不大于100mm，焦距f不小于100mm，工作波长优选266nm至1600nm波段内任一波长，用于将激光器光束指向稳定性的角度信息转换为位移信息；

所述的光强调节器2优选电光式或机械式或磁光式强度调节器，通光孔径不大于20mm，表面镀制对被测激光波长的增透膜，位于f-theta场镜1和图像采集单元3之间，通过对被测激光束强度的调节来保证图像采集单元3在测量时不会发生饱和；

所述的图像采集单元3优选CCD相机或CMOS相机采集系统，像元尺寸不大于20μm，固定在二维平移台5上，用于采集激光光斑的图像数据；

所述的上位机4为计算机，通过外接数据线与图像采集单元3相连接，用于对图像采集单元3获得的图像数据进行处理；

所述的二维平移台5为能在X向和Y向作平移调节的二维调整台，用于调整图像采集单元3的探测面，从而保证在测量开始时被测激光束照射在图像采集单元3的探测面中心位置附近。

有益效果：本发明采用f-theta场镜将激光器光束指向稳定性的角度信息转换为线位移进行测量，利用CCD相机或CMOS相机的高分辨率来实现指向稳定性的高精度测量。

附图说明

图1是一种激光器光束指向稳定性测量装置示意框图。

图中：1-f-theta场镜，2-光强调节器，3-图像采集单元，4-上位机，5-二维平移台。

具体实施方式

实施例一种激光器光束指向稳定性测量装置

如附图1所示，本发明提供的一种激光器光束指向稳定性测量装置，包括f-theta场镜1、光强调节器2、图像采集单元3、上位机4和二维平移台5；其中f-theta场镜1、光强调节器2和图像采集单元3的探测面中心同光轴；在测量时，被测激光器与本发明所述的一种激光器光束指向稳定性测量装置固定在同一稳定的基座上，并保证被测激光器的出光口位于f-theta场镜1的前焦平面上，被测激光器发出的光束经过f-theta场镜1和光强调节器2后入射在图像采集单元3的探测面中心附近，图像采集单元3的探测面位于f-theta场镜1的后焦平面上；图像采集单元3探测面获得被测激光器发射的激光光斑，上位机4根据图像采集单元3获得的不同像元上的光强度，利用公式

和