【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电检测领域，尤其是涉及一种大口径光斑形貌拼接的测量装置及方法。
技术介绍
1、光斑形貌测量在许多光学应用领域中具有重要意义，尤其是在高功率激光器和光学系统的设计、制造和优化过程中。准确测量和分析光斑形貌对于确保光学系统的性能和稳定性、优化光束的品质、提高激光加工和光通信质量至关重要。在激光加工领域，光斑形貌的均匀性和稳定性直接影响加工表面的一致性和精度；在光学传输和通信领域，准确测量和控制光斑形貌可以提高传输的带宽、降低信号失真，确保通信系统性能的稳定性；在光学制造领域，测量大口径光斑的形貌，可以进行反馈和优化，以提高光学元件的制造精度，并确保光学系统的性能和品质。
2、对于小口径激光器，采用光束质量分析仪即可采集光斑形貌，大口径光斑形貌的测量需要通过缩束或者拼接的方式采集形貌。采用缩束的方式会缩小光斑尺寸并引入透镜像差，不能很好地反应光斑真实形貌；由于激光器输出激光的抖动性，特别是针对脉冲激光而言，若直接进行拼接会出现拼接错位、效果不佳等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了提供一种解决脉冲激光光束抖动引起的拼接效果不佳问题的大口径光斑形貌拼接的测量装置及方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种大口径光斑形貌拼接的测量装置，包括：
4、分光镜：设于待测激光器之后，用于将待测激光器射出的大口径光束分成两路，为第一光束和第二光束，分别用于光束稳定性测量和光斑形貌采集；
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6、光斑形貌采集模块：该模块包括依次设于分光镜之后的第二衰减片、第二快门、第二ccd和二维电机，用于基于所述偏移量逐个采集第二光束的roi图像并进行拼接，得到全口径光斑形貌。
7、进一步地，所述第一光束的光程和第二光束的光程一致。
8、进一步地，所述分光镜的分光比为1:1。
9、本专利技术还提供一种基于上述所述的大口径光斑形貌拼接的测量装置的测量方法，包括以下步骤：
10、开启待测激光器、第一快门和第二快门；
11、观察ccd图像，调节第一衰减片和第二衰减片使能量至合适值；
12、读取若干次第一光束位置取平均值作为光束基准位置，计算相对光束基准位置偏移量，并根据所述偏移量设定第二光束的roi图像大小和区域位置；
13、设定二维电机的扫描路径和步进距离，二维电机移动所述第二ccd采集第二光束的roi图像；
14、二维电机完成采集，将采集的所有roi图像拼接得到全口径光斑形貌。
15、进一步地，所述二维电机以光栅扫描的方式移动第二ccd采集roi图像。
16、进一步地，光栅扫描矩阵的大小满足：
17、m×lroi＞d
18、n×hpoi＞d
19、式中，m×n为矩阵大小，lroi×hroi为roi图像的尺寸，d为待测光斑直径。
20、进一步地，所述二维电机的步进距离为roi图像的大小。
21、进一步地，通过增减第一衰减片和第二衰减片的数量使能量至合适值。
22、进一步地，所述roi图像的大小的计算公式为：
23、
24、
25、lroi＝l-2×δsxmax
26、hroi＝h-2×δsymax
27、式中，δxmax、δymax为通过第一ccd读取第一光束若干次位置中相对光束基准位置偏移量的最大值，f为聚焦透镜的焦距，δsxmax、δsymax为映射至第二光束在第二ccd上偏移量的最大值，l0为激光器出光口至第二ccd靶面的光程，lroi、hroi为roi图像的长、宽。
28、进一步地，读取第一光束位置时的读取间隔大于待测激光器的脉冲间隔。
29、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
30、(1)本专利技术通过将大口径光速通过分光镜分为两路，一路用于光束稳定性测量，另一路用于光斑形貌采集，在光束稳定性测量中计算光束位置与基准位置的偏差值以根据所述偏差值确定roi图像的大小和位置，从而对roi图像进行修正，使得所有roi图像拼接后得到的全口径光斑形貌能够有效提高激光光束稳定性对光斑拼接效果的影响。
31、(2)本专利技术为防止光强太弱或过曝影响拼接效果，通过调节第一衰减片和第二衰减片使激光能量至合适值，提高了拼接效果。
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1.一种大口径光斑形貌拼接的测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种大口径光斑形貌拼接的测量装置，其特征在于，所述第一光束的光程和第二光束的光程一致。
3.根据权利要求1所述的一种大口径光斑形貌拼接的测量装置，其特征在于，所述分光镜(2)的分光比为1：1。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述的大口径光斑形貌拼接的测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述二维电机(6)以光栅扫描的方式移动第二CCD(5)采集ROI图像。
6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，光栅扫描矩阵的大小满足：
7.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述二维电机(6)的步进距离为ROI图像的大小。
8.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，通过增减第一衰减片(9)和第二衰减片(3)的数量使能量至合适值。
9.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述ROI图像大小的计算公式为：
10.根据权利要求4所述的
...【技术特征摘要】
1.一种大口径光斑形貌拼接的测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种大口径光斑形貌拼接的测量装置，其特征在于，所述第一光束的光程和第二光束的光程一致。
3.根据权利要求1所述的一种大口径光斑形貌拼接的测量装置，其特征在于，所述分光镜(2)的分光比为1：1。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述的大口径光斑形貌拼接的测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述二维电机(6)以光栅扫描的方式移动第二ccd(5)采集ro...
【专利技术属性】
技术研发人员：马彬，郑湘粤，赵一鸣，李静，王占山，沈正祥，周雷，何春伶，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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