專利名稱：一種高分辨率靶斑儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光參數(shù)診斷領(lǐng)域，具體涉及一種用于探測激光光斑分布的高分辨率 靶斑儀，適用于大光斑分布測量。
背景技術(shù)：
在激光器研制過程中，需要獲得整個(gè)激光光斑分布，對(duì)于大光斑分布測量目前最常見 的方法包括兩種第一種用衰減器對(duì)光強(qiáng)進(jìn)行衰減，然后對(duì)光斑進(jìn)行縮束，再用CCD測量 整個(gè)光斑分布；第二種方法就是直接采用靶斑儀測量激光分布。CCD測量光斑分布的最大 優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，但由于CCD光敏面比較小，在測量大光斑時(shí)必須縮束，使系統(tǒng)較為龐大 ，使用也較為繁瑣。耙斑儀采用若干分立式探測單元規(guī)則排列，來探測激光束空間強(qiáng)度分 布，靶斑儀將激光衰減、取樣和采集集成在一起，因此系統(tǒng)比較緊湊，使用也很便捷，但 分辨率與CCD相比低得多。如果要提高靶斑儀的分辨率，通常采用增加探測器數(shù)量的方法 ，但由于對(duì)分辨率要求越來越高，光電探測器的數(shù)量也急劇增加，而靶頭空間有限，無法 再安裝更多的光電探測器，從而限制了靶斑儀分辨率的提高。要解決這一難題，最直接的 一種方式就是減小光電探測器的尺寸或者是將其集成在一起，但由于探測器尺寸可縮小的 余地已經(jīng)相當(dāng)有限，而集成的難度更大，費(fèi)用也非常高，性價(jià)比極低。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有靶斑儀分辨率受到靶頭空間限制的不足，本實(shí)用新型提供一種高分辨率 靶斑儀。本實(shí)用新型的高分辨率靶斑儀可以有效的擴(kuò)展靶頭空間，從而達(dá)到提高靶斑儀分 辨率的效果。
一種高分辨率靶斑儀，其特點(diǎn)是，所述的靶斑儀含有靶頭A和靶頭B、分光鏡、同步電 路模塊、計(jì)算機(jī)；其中靶頭A和靶頭B中分別包括衰減取樣器、光電探測器、光電探測器固 定板、數(shù)據(jù)采集電路板和電源；在靶頭A中，衰減取樣器位于靶頭最前端，衰減取樣器依 次與光電探測器固定板和數(shù)據(jù)采集電路板相連，光電探測器焊接設(shè)置在光電探測器固定板 前端面上，光電探測器通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集電路板相連，電源設(shè)置在靶頭后端外殼上， 電源與數(shù)據(jù)采集電路板電連接。靶頭B與所述的靶頭A的基本結(jié)構(gòu)相同。通過鏡框固定在底 板上的分光鏡設(shè)置在靶頭A和靶頭B之間，分光鏡與靶頭A、靶頭B之間的夾角為O。 90° ，分光鏡中心和耙頭A中心、耙頭B中心之間的連線分別與耙頭A耙面和耙頭B耙面垂直，同步電路模塊通過數(shù)據(jù)控制線纜分別與靶頭A、靶頭B以及計(jì)算機(jī)相連；
耙頭B的光電探測器設(shè)置在耙頭A上對(duì)應(yīng)的兩個(gè)探測器連線的中點(diǎn)位置。 所述的分光鏡與靶頭A和靶頭B之間均為45。設(shè)置。 所述的分光鏡的分光比為l:l，分光鏡的使用角度為45。。
本實(shí)用新型中的耙頭A和耙頭B采用模塊化設(shè)計(jì)，均可獨(dú)立完成光斑的采集工作，但分 辨率與兩耙同時(shí)工作相比低許多。當(dāng)兩耙同時(shí)工作時(shí)，同步電路可以協(xié)調(diào)兩耙同步采集， 信號(hào)經(jīng)電路處理后輸入到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)中的采集軟件再將其融合成同一光斑的分布圖 。由于光電傳感器可以安裝在兩個(gè)同時(shí)工作的耙頭上，傳感器的設(shè)置空間將大大增加，從 而可達(dá)到比單獨(dú)使用靶頭A和靶頭B分辨率提高大約一倍的效果。
本實(shí)用新型通過改進(jìn)靶頭結(jié)構(gòu)，大大提高了靶斑儀分辨率，從而進(jìn)一步提高了激光近 場和遠(yuǎn)場光斑診斷能力，為整個(gè)激光系統(tǒng)性能的提高和改進(jìn)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本實(shí)用新型 結(jié)構(gòu)簡單，性價(jià)比較高。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
圖l為本實(shí)用新型的高分辨率靶斑儀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的高分辨率靶斑儀中靶頭A的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型的高分辨率靶斑儀中靶頭A和靶頭B上光電傳感器在同 一靶面上疊加 后的分布示意圖。
圖4為本實(shí)用新型的激光光斑位置發(fā)生平移時(shí)，兩靶頭上光斑位置關(guān)系示意圖。 圖中，l.靶頭A 2.靶頭B 3.分光鏡4.同步電路模塊 5.計(jì)算機(jī) 6.數(shù)據(jù)控制線纜9.螺桿IO.衰減取樣器 ll.光電探測器固定板 12.數(shù)據(jù)采集電路板13.光電探測器14.數(shù)據(jù)線 15.被測激光。
具體實(shí)施方式


圖1中，本實(shí)用新型的一種高分辨率靶斑儀含有靶頭、分光鏡3、同步電路模塊4、計(jì) 算機(jī)5。其中，將耙頭設(shè)置為A、 B兩部分，即耙頭A1和耙頭B2。耙頭A1與耙頭B2的基本結(jié) 構(gòu)相同，靶頭A1和靶頭B2中均含有衰減取樣器、光電探測器、光電探測器固定板、數(shù)據(jù)采 集電路板和電源。不同之處是耙頭B2上的光電探測器設(shè)置在耙頭A1上對(duì)應(yīng)的兩個(gè)探測器連 線的中點(diǎn)位置。耙頭A1和耙頭B2兩耙頭采用模塊化設(shè)計(jì)，均可獨(dú)立完成光斑的采集工作。 耙頭A1和耙頭B2設(shè)置在底板上，分光鏡3通過鏡框設(shè)置在底板上，分光鏡3設(shè)置在耙頭A1和 靶頭B2之間，分光鏡與靶頭A1、靶頭B2之間的夾角為均45。，且分光鏡3中心和靶頭A1中心、耙頭B2中心之間的連線分別與耙頭A1耙面和耙頭B2耙面垂直。同步電路模塊4固定在 底板上，并且通過數(shù)據(jù)控制線纜6與靶頭A1和靶頭B2以及計(jì)算機(jī)5相連。分光鏡3的分光比 為l:l，便于采集軟件對(duì)圖像進(jìn)行融合，同時(shí)可保證靶頭A1和靶頭B2上的功率密度大致相 當(dāng)，使靶頭A1和靶頭B2均能夠發(fā)揮出最大效能。分光鏡3的使用角度為45。，可保證激光 入射角為45。時(shí)，反射光和透射光均能夠垂直入射到靶頭A1和靶頭B2上。固定分光鏡的底 板可微調(diào)俯仰并能在水平方向輕微轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到調(diào)整激光入射角的目的。靶頭A1和靶頭B2上 的數(shù)據(jù)采集電路板12的電路采集模塊均采用DSP芯片控制，可同步工作，由于采集通道較 多，所以其數(shù)據(jù)均通過網(wǎng)口進(jìn)行傳輸。計(jì)算機(jī)5上運(yùn)行的采集軟件在獲取同步電路模塊4發(fā) 送的數(shù)據(jù)以后，計(jì)算出靶頭A1和靶頭B2上每個(gè)通道的功率值及總能量值，然后按照其對(duì)應(yīng) 的光斑上的位置將融合到同一光斑上，這樣就可以得到每一幀光斑分布圖，進(jìn)而得到整個(gè) 光斑的動(dòng)態(tài)分布圖。
圖2為本實(shí)用新型的高分辨率靶斑儀中靶頭A的結(jié)構(gòu)示意圖，靶頭A和靶頭B的基本結(jié)構(gòu) 相同。圖2中，衰減取樣器10中設(shè)置有多個(gè)取樣孔，取樣孔的位置與光電探測器13的位置 相對(duì)應(yīng)。衰減取樣器10位于靶頭最前端，衰減取樣器10通過螺桿9依次與光電探測器固定 板11和數(shù)據(jù)采集電路板12相連，光電探測器13焊接在光電探測器固定板11前端面上，光電 探測器13通過數(shù)據(jù)線14與數(shù)據(jù)采集電路板12相連，電源設(shè)置在耙頭后端外殼上，電源與數(shù) 據(jù)采集電路板12電連接。
圖3中，實(shí)心小圓為靶頭A1上光電探測器分布圖，空心小圓為靶頭B2上對(duì)應(yīng)位置光電 探測器分布圖。耙頭A1和耙頭B2的耙面形狀和大小完全相同，耙頭B2上的光電探測器設(shè)置 在耙頭A1上對(duì)應(yīng)的兩個(gè)探測器連線的中點(diǎn)位置。
圖4中，實(shí)線為光斑移動(dòng)前的位置，虛線為水平移動(dòng)后的位置，被測激光15以45。入 射角入射到分光鏡3上，反射光和透射光分別入射到靶頭B2和靶頭A1上，且反射光和透射 光分別與靶頭B2和靶頭A1靶面垂直，當(dāng)光斑抖動(dòng)造成平移后，由幾何關(guān)系可以得出靶頭A1 和耙頭B2上光斑移動(dòng)的距離相同，光斑在耙頭A1和耙頭B2上的對(duì)應(yīng)關(guān)系不變，不影響光斑 融合后的效果。
權(quán)利要求1.一種高分辨率靶斑儀，其特征在于所述的靶斑儀含有靶頭A和靶頭B、分光鏡、同步電路模塊、計(jì)算機(jī)；其中靶頭A和靶頭B中分別包括衰減取樣器、光電探測器、光電探測器固定板、數(shù)據(jù)采集電路板和電源；在靶頭A中，衰減取樣器位于靶頭最前端，衰減取樣器依次與光電探測器固定板和數(shù)據(jù)采集電路板相連，光電探測器焊接設(shè)置在光電探測器固定板前端面上，光電探測器通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集電路板相連，電源設(shè)置在靶頭后端外殼上，電源與數(shù)據(jù)采集電路板電連接靶頭B與所述的靶頭A的基本結(jié)構(gòu)相同；通過鏡框固定在底板上的分光鏡設(shè)置在靶頭A和靶頭B之間，分光鏡與靶頭A、靶頭B之間的夾角為0°～90°，分光鏡中心和靶頭A中心、靶頭B中心之間的連線分別與靶頭A靶面和靶頭B靶面垂直，同步電路模塊通過數(shù)據(jù)控制線纜分別與靶頭A、靶頭B以及計(jì)算機(jī)相連；靶頭B的光電探測器設(shè)置在靶頭A上對(duì)應(yīng)的兩個(gè)探測器連線的中點(diǎn)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的高分辨率靶斑儀，其特征在于所述的分光 鏡與靶頭A和靶頭B之間均為45。設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的高分辨率靶斑儀，其特征在于所述的分光 鏡的分光比為l:l，分光鏡的使用角度為45。。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種高分辨率靶斑儀，所述靶斑儀含有靶頭A、靶頭B、分光鏡、同步電路模塊、計(jì)算機(jī)。其中靶頭A和靶頭B中分別包括衰減取樣器、光電探測器、光電探測器固定板、數(shù)據(jù)采集電路板和電源。靶頭B上光電探測器位于與靶頭A上對(duì)應(yīng)的兩個(gè)探測器連線中點(diǎn)位置。靶頭A和靶頭B設(shè)置在底板上，分光鏡設(shè)置在靶頭A和靶頭B之間，分光鏡與靶頭A和靶頭B均成45°設(shè)置，且分光鏡中心和靶頭A中心、靶頭B中心之間的連線分別與靶頭A靶面和靶頭B靶面垂直。同步電路模塊固定在底板上，通過數(shù)據(jù)控制線纜與靶頭A和靶頭B以及計(jì)算機(jī)相連。本實(shí)用新型可以有效的擴(kuò)展靶頭空間，從而達(dá)到提高靶斑儀分辨率的效果。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，性價(jià)比較高。
文檔編號(hào)G01J1/02GK201413192SQ20092030403
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者何均章, 關(guān)有光, 山 周, 高學(xué)燕, 魏繼鋒 申請(qǐng)人:中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所