[发明专利]基于光纤耦合的光斑检测方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学测量领域，尤其涉及一种基于光纤耦合的光斑检测系统及方法。

背景技术

随着激光、LED等光源技术的发展，光斑检测成为了光学检测的重要一环。在工业界应用最广泛的光斑检测方法是狭缝法，这种方法具有速度快和精度高等特点，但是这种方法一般只适用于高斯光束，对于光强变化剧烈的光斑(如光学系统的点扩散函数)则不适用。同时，狭缝法引入的斩波元件和扫描装置也限制了它的应用范围。

目前，实验室检测光学系统点扩散函数，大多数是通过显微镜来进行辅助测量。由于显微镜自身存在像差，将给光斑检测过程中带来额外的误差，导致测量数据不精准。此外，显微镜体积大，占用空间较多，在很多场合不适合使用，应用范围有限。

发明内容

为此，需要提供一种基于光纤耦合的光斑检测的技术方案，用以解决目前的检测方法对于光强变化剧烈的光斑进行检测时，存在的误差大、应用范围有限等问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种基于光纤耦合的光斑检测系统，所述光斑检测系统通过扫描的方式检测光斑的形状，包括光源、扫描装置、光纤以及光电探测器；所述光源用于发出输入光束，扫描装置、光纤、光电探测器沿光路方向依次设置；所述扫描装置用于驱使光纤对光斑进行连续扫描，所述光纤用于接收传输的光能量，所述光电探测器用于记录耦合能量值，光斑的形状和能量分布由耦合能量值进行反卷积运算得到。

进一步地，所述系统还包括待检光学系统，所述待检光学系统设置于光路上，所述扫描装置设置于待检光学系统之前或之后，所述光纤设置于待检光学系统之后；

所述待检光学系统用于将光束经过第一变换后并输出到光纤端面。

进一步地，所述第一变换包括扩束、准直、会聚中的一种或多种。

进一步地，所述输入光束根据待检光学系统确定。

发明人还提供了一种基于光纤耦合的光斑检测方法，所述方法应用于基于光纤耦合的光斑检测系统，所述光斑检测系统通过扫描的方式检测光斑的形状，包括光源、扫描装置、光纤以及光电探测器；所述光源、扫描装置、光纤、光电探测器沿光路方向依次设置；所述方法包括以下步骤：

光源发出输入光束，扫描装置驱使光纤对光斑进行连续扫描，光纤接收传输的光能量；

光电探测器记录耦合能量值，光斑的形状和能量分布由耦合能量值进行反卷积运算得到。

进一步地，所述系统还包括待检光学系统，所述待检光学系统设置于光路上，所述扫描装置设置于待检光学系统之前或之后，所述光纤设置于待检光学系统之后；所述方法还包括步骤：

待检光学系统将光束经过第一变换后并输出到光纤端面。

进一步地，所述第一变换包括扩束、准直、会聚中的一种或多种。

进一步地，所述输入光束根据待检光学系统确定。

发明人还提供了一种基于光纤耦合的光斑检测系统所述光斑检测系统通过扫描的方式检测光斑的形状，包括光源、扫描装置、待检光学系统、反射镜以及光电探测器；所述光源、反射镜、待检光学系统、光电探测器沿光路依次设置；所述光电探测器上设置有光束限制元件；

所述光源用于发出输入光束，所述反射镜用于将光束反射至待检光学系统，所述待检光学系统用于将光束经过第一变换后并输出到光电探测器；

所述扫描装置设置于光电探测器位置，用于驱使光电探测器移动，以使得光束限制元件对光斑进行连续扫描，所述光束限制元件用于限制耦合的光能量；

所述光电探测器用于记录耦合能量值，光斑的形状和能量分布由耦合能量值进行反卷积运算得到。

进一步地，所述光束限制元件包括圆形孔径。

上述技术方案的基于光纤耦合的光斑检测系统及方法，所述光斑检测系统通过扫描的方式检测光斑的形状，包括光源、扫描装置、光纤以及光电探测器；所述光源用于发出输入光束，扫描装置、光纤、光电探测器沿光路方向依次设置；所述扫描装置用于驱使光纤对光斑进行连续扫描，所述光纤用于接收传输的光能量，所述光电探测器用于记录耦合能量值，光斑的形状和能量分布由耦合能量值进行反卷积运算得到。本发明利用光纤对光斑进行扫描，获取光斑的能量分布，与现有技术相比，具备以下特点：

1)本发明可以不使用成像方法检测光学系统的点扩散函数，免去了检测系统对于成像器件的依赖，适用于成像和非成像检测领域；

2)本发明与狭缝法等现有技术相比，计算光斑所采用的反卷积算法可以获得更高的精度，并且检测精度不受光纤芯径的限制；

3)本发明的检测方法不需要对光学系统进行更改，检测设备体积小重量轻，使用范围更加广泛；