一种脉冲激光光源的匀化系统及方法技术方案

本发明专利技术属于脉冲激光成像技术领域，具体涉及一种脉冲激光光源的匀化系统及方法。其技术方案为：一种脉冲激光光源的匀化系统，包括依次设置的激光光源、染料池和聚光系统，染料池内添加有罗丹明B液体荧光物，聚光系统内安装有两块胶合透镜。一种脉冲激光光源的匀化方法，包括如下步骤：S1：激光照射装有罗丹明B液体荧光物的染料池，激发产生荧光；S2：荧光通过聚光系统的胶合透镜进行对焦整形，输出小孔光阑。本发明专利技术提供了一种脉冲激光光源的匀化系统及方法。及方法。及方法。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲激光光源的匀化系统及方法


[0001]本专利技术属于脉冲激光成像
，具体涉及一种脉冲激光光源的匀化系统及方法。

技术介绍

[0002]流动显示是研究复杂流动，揭示边界层分离及其漩涡结构的重要流体力学实验技术，而光学显示是流动显示的重要手段。目前在光学显示领域的主要发展方向是向高时间分辨率与高空间分辨率发展，随着激光技术的发展，高能量窄脉宽以及时序控制的加入，为流体显示带来很多新的变化，脉冲激光光源以其高能量窄脉宽优势成为越来越重要的角色。其原理是通过脉冲光源实现切片式捕获流场的瞬态图像，消除传统显示技术的时间和空间积分效应。
[0003]然而直接用脉冲激光做为瞬态同步成像的照明光源，由于激光的特性，会在被照目标上生成大量明暗相间的干涉条纹，产生严重的背景噪点，影响成像质量，因此需要对激光进行匀化，目前的匀化技术一般采用毛玻璃、匀化片以及微透镜阵列等进行匀化，但仍然达不到理想的效果。
[0004]毛玻璃及匀化片匀化技术虽然能消除部分明暗相间的条纹，但同时会产生严重的激光散斑，使得背景仍然存在明暗不均匀问题；微透镜阵列匀化技术的主要元件是微透镜阵列及傅里叶透镜，其原理是通过微透镜阵列上每个子单元的聚焦，将激光束重新聚焦阵列排布，基于阵列的对称性使得光束不均匀性互相抵消达到匀化目的。然而由于傅里叶透镜的周期性，仍然会呈现周期性的光斑阵列，影响了最终微透镜阵列匀化的效果。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种脉冲激光光源的匀化系统及方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案为：一种脉冲激光光源的匀化系统，包括依次设置的激光光源、染料池和聚光系统，染料池内添加有罗丹明B液体荧光物，聚光系统内安装有两块胶合透镜。
[0007]激光照射染料池内的罗丹明B液体荧光物，激发染料产生荧光，荧光通过聚光系统的两块胶合透镜的对焦整形，输出小孔光阑。该小孔光阑的光斑均匀，没有激光的干涉条纹和噪点，满足背景光源的匀化需求。
[0008]作为本专利技术的优选方案，所述染料池的在激光通过的两侧面为石英窗口，染料池其余四个面设有磨砂材料。染料池两侧面为石英窗口通光面，从而激光能透过染料池，激发染料产生荧光。染料池的另外四面为磨砂材料，方便手持放置。
[0009]作为本专利技术的优选方案，所述石英窗口朝向染料池外侧的表面镀有可见光宽带增透膜。石英窗口外侧镀有可见光宽带增透膜，辅助激光更好激发染料。
[0010]作为本专利技术的优选方案，所述染料池用密封胶封好。染料池用密封胶密封，以免染料蒸发。
[0011]作为本专利技术的优选方案，所述激光光源的波长为532nm。532 nm脉冲激光器是目前日趋成熟的激光器，采用闪光灯或LD泵浦Nd:YAG 激光材料产生1.06um激光，在通过KTP晶体下倍频为532nm。经试验研究证明，532nm激光激发罗丹明Ｂ液体荧光物质的转换效率较高。
[0012]作为本专利技术的优选方案，所述罗丹明B液体荧光物的浓度为0.4mg/L～0.6mg/L。罗丹明B液体荧光物质的浓度为0.4mg/L～0.6mg/L时荧光强度较大。
[0013]一种脉冲激光光源的匀化方法，包括如下步骤：S1：激光照射装有罗丹明B液体荧光物的染料池，激发产生荧光；S2：荧光通过聚光系统的胶合透镜进行对焦整形，输出小孔光阑。
[0014]激光照射染料池荧光染料，激发染料产生荧光，荧光通过聚光系统的两块胶合透镜的对焦整形，输出小孔光阑。光斑均匀，没有激光的干涉条纹和噪点，满足背景光源的匀化需求。
[0015]作为本专利技术的优选方案，所述染料池的在激光通过的两侧面为石英窗口，染料池其余四个面设有磨砂材料。
[0016]作为本专利技术的优选方案，所述罗丹明B液体荧光物的浓度为0.4 mg/L～0.6mg/L。罗丹明B液体荧光物质的浓度为0.4 mg/L～0.6mg/L时荧光强度较大。
[0017]本专利技术的有益效果为：本专利技术通过将激光照射染料池内的罗丹明B液体荧光物，激发染料产生荧光。荧光通过聚光系统的两块胶合透镜的对焦整形，输出小孔光阑。该小孔光阑的光斑均匀，没有激光的干涉条纹和噪点，满足背景光源的匀化需求。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的匀化系统的结构示意图；图2是罗丹明B液体荧光物的荧光强度变化图。
[0019]图中，1
‑
染料池；2
‑
聚光系统；3
‑
小孔光阑。
具体实施方式
[0020]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0021]如图1所示，本实施例的脉冲激光光源的匀化系统，包括依次设置的激光光源、染料池1和聚光系统2，染料池1内添加有罗丹明B液体荧光物，聚光系统2内安装有两块胶合透镜。
[0022]激光照射染料池1内的罗丹明B液体荧光物，激发染料产生荧光，荧光通过聚光系统2的两块胶合透镜的对焦整形，输出小孔光阑3。该小孔光阑3的光斑均匀，没有激光的干涉条纹和噪点，满足背景光源的匀化需求。
[0023]其中，所述染料池1的在激光通过的两侧面为石英窗口，染料池1其余四个面设有
磨砂材料。染料池1两侧面为石英窗口通光面，从而激光能透过染料池1，激发染料产生荧光。染料池1的另外四面为磨砂材料，方便手持放置。
[0024]所述石英窗口朝向染料池1外侧的表面镀有可见光宽带增透膜。石英窗口外侧镀有可见光宽带增透膜，辅助激光更好激发染料。
[0025]所述染料池1用密封胶封好。染料池1用密封胶密封，以免染料蒸发。
[0026]激光选择：532 nm脉冲激光器是目前日趋成熟的激光器，采用闪光灯或LD泵浦Nd:YAG 激光材料产生1.06um激光，在通过KTP晶体下倍频为532nm，经试验研究证明，532nm激光激发罗丹明Ｂ的转换效率较高。532nm脉冲激光器的参数为：波长：532nm；脉冲：≤10ns；单脉冲能量：≥40mJ；泵浦方式：半导体泵浦；冷却方式：TEC风冷；工作频率：1
‑
20Hz 可调；工作方式：内触发（外触发）。
[0027]更进一步，所述罗丹明B液体荧光物的浓度为0.4mg/L～0.6mg/L。罗丹明B液体荧光物质的浓度为0.4mg/L～0.6mg/L时荧光强度较大。其中，如图2所示，罗丹明B浓度（ug/ml）x与发射光谱波长（nm）y满足关系：y=1026.6x+5.7677，线性曲线的相关系数R2=0.9998。所述罗丹明B液体荧光物的浓度为0.6mg/L。罗丹明B液体荧光物质的浓度为0.6mg/L时荧光强度最大。
[0028]采用532nm 脉冲激光照射系统罗丹明B染料，产生中心波长为625nm的可见光，作为瞬态照明光源，达到了理想的匀化效果。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲激光光源的匀化系统，其特征在于，包括依次设置的激光光源、染料池（1）和聚光系统（2），染料池（1）内添加有罗丹明B液体荧光物，聚光系统（2）内安装有两块胶合透镜。2.根据权利要求1所述的一种脉冲激光光源的匀化系统，其特征在于，所述染料池（1）的在激光通过的两侧面为石英窗口，染料池（1）其余四个面设有磨砂材料。3.根据权利要求2所述的一种脉冲激光光源的匀化系统，其特征在于，所述石英窗口朝向染料池（1）外侧的表面镀有可见光宽带增透膜。4.根据权利要求1所述的一种脉冲激光光源的匀化系统，其特征在于，所述染料池（1）用密封胶封好。5.根据权利要求1所述的一种脉冲激光光源的匀化系统，其特征在于，所述激光光源的波长为532nm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄振新，陈植，何威，李腾骥，彭昊，冯黎明，何彬华，李国帅，李永红，夏洪亚，胥继斌，张鑫，腾达，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：