本發(fā)明屬于激光光束的檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及刀口法測量光束平行性的檢測方法及裝置。

背景技術(shù)：

光學(xué)系統(tǒng)的光束平行性對聚焦光斑具有一定的影響，同時也會影響光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。因此，光束平行性的檢測已經(jīng)研究了幾十年，截至目前仍然是光學(xué)檢測領(lǐng)域中的熱點研究問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)儀器與裝置在性能上有很大的提高，對于光學(xué)儀器系統(tǒng)的光束平行性,提出了更高的要求。

目前,國內(nèi)外已經(jīng)對光學(xué)系統(tǒng)光束平行性的檢測有了一定的研究。常用的檢測方法有夏克-哈特曼法,其原理簡單,便于操作,測量結(jié)果可靠。缺點在于測量較大口徑時,光路中使用的光闌造價高且制作困難，不適用于一般光學(xué)系統(tǒng)的光束檢測。剪切干涉法需要引入大小與被檢系統(tǒng)口徑相當?shù)募羟邪?。五棱鏡法其優(yōu)點是測量精度高，缺點是受口徑大小影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有檢測方法的不足，本發(fā)明提出一種光學(xué)檢測方法及裝置，結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，對測量光束范圍和光斑尺寸沒有限制，通用性強，對環(huán)境要求低，可對激光光束的平行性進行有效檢測。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種測量光束平行性的檢測方法，包括下述步驟，使用刀口沿垂直于光束的方向?qū)馐闹辽賰蓚€位置進行橫向切割，對每一個位置進行切割時，緩慢移動刀口，觀察光束的變化，并且紀錄光束恰好剛被遮擋、恰好完全被遮擋兩種情況下刀口的位置信息，通過計算得到光束的發(fā)散角，實現(xiàn)對光束平行性的檢測。

為了實現(xiàn)上述方法，本發(fā)明提供一種測量光束平行性的檢測裝置，包括沿光軸設(shè)置的激光器、擴束準直系統(tǒng)及光功率計，還包括擴束準直系統(tǒng)及光功率計之間的測試組件，所述測試組件包括刀口和安裝刀口的導(dǎo)軌，所述刀口垂直于光軸在導(dǎo)軌上運動，所述導(dǎo)軌上設(shè)置有螺旋測微器，具有精確定位及鎖緊功能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明方法簡單易行，通用性強：普通操作人員均可通過本發(fā)明方法實現(xiàn)有效的測量，對于不同光斑尺寸、不同測量范圍的光束均能檢測。

2、裝置結(jié)構(gòu)簡單，本發(fā)明提供的裝置不依賴昂貴的光學(xué)系統(tǒng)，操作簡單，易于掌握，且對環(huán)境要求低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供一種測量光束平行性的檢測裝置示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例提供的刀口與光斑相對位置示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例對激光光束的發(fā)散角計算原理圖。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

本發(fā)明實施例還提供一種測量光束平行性的檢測方法，該方法為:通過對激光通過擴束準直之后得到的光束進行檢測，使用刀口對光束不同位置進行切割，觀察光功率計的讀數(shù)變化。分別得到恰好遮擋到光束時刀口的位置及恰好完全遮擋光束時刀口的位置，根據(jù)刀口的位置坐標計算得到激光光束的發(fā)散角。

本發(fā)明實施例提供一種測量光束平行性的檢測裝置，如圖1所示，激光器、擴束準直系統(tǒng)、光功率計沿x軸方向，也就是光軸方向上分布；安裝刀口的高精度導(dǎo)軌沿z軸方向上分布，高精度導(dǎo)軌帶動刀口沿z軸方向運動，用作刀口的移動及定位，并能準確地得到刀口移動的位置坐標。

所說刀口要能夠?qū)崿F(xiàn)對光束進行切割，刀口的尺寸沒有限定要求。

實施例1：

一種測量激光光束平行性的測量方法，依次包括如下步驟：

第一步，按照圖1的測量原理示意圖搭建實驗系統(tǒng)，x軸方向上，注意讓系統(tǒng)中的光學(xué)元件保持與光軸同軸；z軸方向上，安裝高精度的導(dǎo)軌，確保刀口沿z軸方向移動，并且具有鎖緊功能，能夠使刀口準確定位。

第二步，當?shù)犊谔幱趫D1中的a位置時，首先，記錄刀口不遮擋光束時光功率計的讀數(shù)；然后，沿z軸方向緩慢移動刀口，觀察光功率計的變化，當光功率計讀數(shù)變化的瞬時，此時刀口恰好遮擋到光束，記錄螺旋測微器的示數(shù)z1,即刀口的位置(即圖2中的位置1)。繼續(xù)沿z軸方向緩慢移動刀口，并觀察光功率計的讀數(shù)變化，當讀數(shù)變化為與未遮擋前光功率計讀數(shù)相同的瞬時，此時刀口恰好完全遮擋光束，記錄螺旋測微器的示數(shù)z2，即刀口的橫向移動量(刀口的位置坐標)，參見圖2中的位置2。

第三步，沿x軸方向移動刀口的位置，如圖1所示a1位置，并記錄刀口的橫向移動量(刀口的位置坐標)，重復(fù)上述步驟二。記錄刀口恰好遮擋到光束時，螺旋測微器的示數(shù)z1′，以及刀口恰好完全遮擋光束時，螺旋測微器的示數(shù)z2′。

第四步，參見圖3，根據(jù)光線的幾何關(guān)系計算光束的發(fā)散角。

ω2＝z2-z1，ω1＝z2′-z1′，

即發(fā)散角為：

其中，θ為光束的發(fā)散角，ω1、ω2為刀口在a1、a處切割光束時的移動距離，δ為刀口從a處移動到a1處的橫向移動量。

實施例2：

與實施例1不同的是，步驟三中，再增加一個測量位置，即a1測量完畢后，再沿x軸方向移動刀口的位置，如圖1所示a2位置，并記錄刀口的橫向移動量(刀口的位置坐標)，重復(fù)上述步驟二。記錄刀口恰好遮擋到光束時，螺旋測微器的示數(shù)z1″，以及刀口恰好完全遮擋光束時，螺旋測微器的示數(shù)z2″。

ω3＝z2″-z1″，

即發(fā)散角為：

其中，θ為光束的發(fā)散角，ω3為刀口在a2處切割光束時的移動距離，δ1為刀口從a處移動到a2處的橫向移動量。

對光束的不同位置進行多次切割、多次測量可使得測量結(jié)果更加精確。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種測量光束平行性的方法及其裝置，該方法如下：使用刀口沿垂直于光束的方向?qū)馐闹辽賰蓚€位置進行橫向切割，對每一個位置進行切割時，緩慢移動刀口，觀察光束的變化，并且紀錄光束恰好剛被遮擋、恰好完全被遮擋兩種情況下刀口的位置信息，通過計算得到光束的發(fā)散角，實現(xiàn)對光束平行性的檢測。本發(fā)明方法簡單易行，通用性強：普通操作人員均可通過本發(fā)明方法實現(xiàn)有效的測量，對于不同光斑尺寸、不同測量范圍的光束均能檢測；裝置結(jié)構(gòu)簡單，本發(fā)明提供的裝置不依賴昂貴的光學(xué)系統(tǒng)，操作簡單，易于掌握，且對環(huán)境要求低。

技術(shù)研發(fā)人員：田愛玲;劉佳妮;劉丙才;朱學(xué)亮;王紅軍;王春慧
受保護的技術(shù)使用者：西安工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.14
技術(shù)公布日：2017.08.04