[发明专利]激光分束器栅线垂直度检测装置及检测方法

说明书

一种激光分束器栅线垂直度检测装置及检测方法，装置包括激光光源、分束镜、反射镜、缩束器、待检测激光分束器、成像系统和图像探测系统。本发明将激光光源分束成检测光和参考光，两束光共同入射待检测激光分束器，可将栅线垂直度情况转换成两束光各自衍射光束组的倾斜图像。通过比较和计算图像探测系统上两束光各自衍射光束组的相对位置，可实现栅线垂直度的非接触式快速检测，并且可进一步计算该垂直度，为激光分束器的制造修正系统提供参考。

技术领域

本申请涉及光学器件检测技术领域，更具体地说，涉及一种激光分束器栅线垂直度检测装置和检测方法。

背景技术

激光分束器由于其衍射效率高、尺寸小、分束数量和均匀度可控的特点广泛应用在激光加工、光学检测、光学测量、光通信和光束合束等领域。由于激光分束器衍射光束的偏移会造成激光加工误差大、光学测量检测系统失准、光通信信号接收损耗大以及光束合束效率降低等问题，所以在上述精密装置或系统中对激光分束器衍射光束的指向准确性要求很高。根据标量衍射理论，激光分束器栅线不与其底面垂直(此处以激光分束器底面为基准，垂直度为激光分束器栅线与其底面的角度)会导致衍射光束偏移。而由激光分束器垂直度导致的衍射光束偏移问题难以通过光路调制的方式来解决。因此激光分束器的垂直度是精密系统中重要的性能指标。

目前激光分束器栅线垂直度的主要检测方法是通过传统仪器接触检测。此类方法容易由于直接接触而破坏激光分束器的精密结构，同时人工直接观测垂直度会带来明显的随机误差，并且效率低，不利于大批量检测。同时该检测方式缺乏给垂直度定量的手段，难以给激光分束器的制造修正系统提供最直接的参考。

发明内容

为解决目前技术存在的不足，本发明提出一种激光分束器栅线垂直度检测装置和检测方法，将激光分束器栅线垂直度转换成检测光衍射光束组和参考光衍射光束组之间的偏移，使得激光分束器栅线垂直度可非接触式快速检测。

本发明的技术解决方案如下：

一种激光分束器栅线垂直度检测装置，包括激光光源、分束镜、反射镜、缩束器、待检测激光分束器、成像系统和图像探测系统；

所述的激光光源发射准直的单频激光，光束经过分束镜后被分束成强度相近的检测光和参考光，其中检测光是透射光，参考光被分束镜反射至反射镜，反射镜相对分束镜平行放置，检测光和参考光共同入射到缩束器；沿着光束传输方向依次共光轴放置缩束器、待检测激光分束器、成像系统和图像探测系统；所述的待检测激光分束器的上下表面与上述两光束所构成的平面平行；所述的图像探测系统放置在成像系统的像点位置，并且能够读取光斑位置信息。

所述的激光光源的中心波长在激光分束器工作波长范围内，本装置中所涉及的其他光学元件的工作波长范围包含激光光源的中心波长。

所述的缩束器入端口径大于检测光与参考光之间的距离，缩束器的出端不大于待测激光分束器的尺寸。

所述的成像系统视场角大于待测激光分束器最大衍射角。

所述的检测光衍射光束组和参考光衍射光束组的光强符合图像探测器安全运行要求。

利用上述激光分束器栅线垂直度检测装置检测激光分束器栅线垂直度方法，包括下列步骤：

1)通过图像探测系统(111)分别读取检测光衍射光束组(108)和参考光衍射光束组(109)的绝对坐标；

2)分别在检测光衍射光束组(108)和参考光衍射光束组(109)中选取任意两个衍射光束的坐标点作为计算点，设检测光衍射光束组(108)的两个坐标点为(x_T,1，y_T,1)和(x_T,2，y_T,2)，参考光衍射光束组(109)的两个坐标点为(x_C,1，y_C,1)和(x_C,2，y_C,2)；