[发明专利]一种高精度激光发散角参数标定装置

摘要

本发明公开了一种高精度激光发散角参数标定装置，待测激光(1)经平晶(3)和分光镜(2)反射后经透镜(6)聚焦，汇聚光经分束镜(7)后分为透射和反射两条测试光路，当聚焦光斑不超过CCD相机(8)光敏面时，测试光路为透射光路，CCD相机(8)位于透镜焦面位置，利用公式(2)计算出焦斑直径；反之，测试光路为反射光路，毛玻璃屏(9)位于透镜焦面位置，成像系统(10)对毛玻璃屏(9)上光斑成像，利用公式(2)计算出焦斑直径。代入已标定参数fn，利用公式(3)计算出待测激光发散角；根据建立的弥散斑模型库，对采集焦斑进行弥散斑扩散叠加，评估出透镜(6)像差及光路失调引入的测量不确定度。

主权项

1.一种高精度激光发散角参数标定装置，其特征在于，包括：光源、分光镜(2)，分光镜(2)透光侧设置平晶(3)，平晶(3)布置在精密旋转台(4)上，平晶(3)后侧设置电子自准直仪(5)；经平晶(3)反射后入射到分光镜(2)上的光束，经分光镜(2)再次反射，分光镜(2)的反光侧布置聚焦透镜(6)、分束镜(7)和CCD相机(8)，分束镜(7)的反光侧布置毛玻璃屏(9)和成像系统(10)；光源经平晶(3)和分光镜(2)反射后经聚焦透镜(6)聚焦，汇聚光经分束镜(7)后分为透射和反射两条测试光路，当聚焦光斑不超过CCD相机(8)光敏面时，测试光路为透射光路，CCD相机(8)位于透镜焦面位置，CCD相机将记录焦斑光强分布；反之，测试光路为反射光路，毛玻璃屏(9)位于透镜焦面位置，成像系统(10)对毛玻璃屏(9)上光斑成像，成像系统将记录焦斑光强分布，并进一步计算出焦斑直径，结合已完成标定的等效焦距参数f_n计算出待测激光发散角；所述光源为待测激光(1)；所述焦斑直径的计算方式为：根据焦斑光强分布，以像素为单位的焦斑直径满足关系：式中：r——CCD相机位置坐标，pix；d_n——焦斑直径，pix；所述待测激光发散角θ的计算方式为：θ＝d_n/f_n                         (3)式中：θ——光束发散角，rad；d_n——焦平面上光斑直径，pix；f_n——聚焦透镜等效焦距，pix；所述参数标定装置中，所述待测激光(1)替换为准直光源(11)时，进行聚焦透镜以像素为单位的等效焦距参数的标定；所述等效焦距参数标定时，准直光源(11)经平晶(3)、分光镜(2)反射后经聚焦透镜(6)聚焦，将准直光传输方向与聚焦透镜(6)的光轴平行时作为初始位置，此时CCD相机(8)和成像系统(10)记录光斑的重心位置为(x₁,y₁),电子自准直仪(5)读数为(θ_x1，θ_y1)；精密旋转台(4)转动小角度后，CCD相机(8)和成像系统(10)上记录光斑的重心位置变为(x₂，y₂)，电子自准直仪(5)读数变为(θ_x2，θ_y2)，则等效焦距参数f_n满足关系式中：x_i，y_i——光斑重心的x，y方向坐标，pix，i＝1，2；θ_xi，θ_yi——自准直仪测量角度，rad；由此，即可标定出等效焦距参数f_n。