[发明专利]一种脉冲激光器远场光轴稳定性检测系统

摘要

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。

主权项

1.一种脉冲激光器远场光轴稳定性检测系统，其特征在于包含光学系统、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波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；所述近红外CCD相机对应光学镜头的焦距为：一是近红外CCD相机的成像范围包含光斑及其抖动的范围；二是靶标上光斑每抖动0.01mrad，光斑在近红外CCD相机靶面上至少移动3个像素；其焦距求取过程如下：设光斑半径为R，接收物镜焦距为f，光斑在靶标上的半径为H，靶标与接收物镜间距离为l，光斑稳定时，由成像关系可知：光斑抖动时，由新的成像关系可知，新光斑的半径范围H1及H2：ΔR是指光斑抖动的量，则光斑在近红外CCD相机靶面上的移动距离ΔH为：光斑在近红外CCD相机靶面上的移动像素数cnt为：上式中，a为近红外CCD相机的单像元边长；设激光器发散角为θ，靶标为边长为A的正方形，激光发射系统到靶标的距离为L，光斑最大抖动角度为β，则由以上分析可知，各项参数间的关系应满足下列几式：上式中X、Y分别是近红外CCD相机靶面的长和宽，n为靶标上光斑每抖动Δθ，近红外CCD相机靶面上对应的移动像素数，a为相机单像元边长；由以上三式，可得焦距应满足：f≥0.15nθ为激光器的发散角，且θ的最大值为0.5mrad，n为整数。