激光光束质量M~2因子测量系统的设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ｔｅ ｒ ｔ ａｌ ｎ ａ ｃ ｒ ａ ｃ ｔ 肘。ｆｃｏ 。ｆ ａｌ ｈｅ２Ｄ／ Ｄ ｉｔ ｂｕｉｎ ｏ ｉｈ ｎ ｅ ｉ ｎｄｐｒｃ ｓ ｉｇｒ ｓ ｌ ａｅ ｄｓ ｌｙ ｄ ｏ ｈ ｏ ｔｅ ｍ— ｈ ｏｅｉ ｌ ｉ ｃ ｏ ｄ ｎ ｅｗｉｈ ｃ ｙ ａ ｔｒ ｉ ｌ ｔ ｎ ｙ ３ ｄｓｒ ｔ ｆｌ ｔｉｔｎｓｔ ａ ｏ ｅ ｓｎ ｅ ｕ ｔ ｒ ｉｐａ ｅ ｎ ｔｅ ｈ ｓ ｏ ｉ ｏ ｇ ｙ ｐ ｔｒ Ｔ ｅ ｒｓ ｌ ｏ ｘ ｅ ｍｅ ｔｉｄｃ ｔｓｔａ ｈ ｙ ｔｍ ａ ｕｏ ｔｃ ｌｙ ｍｅ ｓ ｒ ｈ ａｅ ｅ ｍ ｕ ｌ ｙｆｒ４ ０ ～ １ ０ ｍ ｏ ｔｎ ｏ ｓｌｓ ｒ ｕｅ ． ｈ ｅ ｕｔ ｆｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｎ ｉａｅ ｈ ｔｔ ｅｓ ｓｅ ｃ ｎ ａ ｔｍａｉａｌ ａ ｕ ｅｔ ｅｌｓ ｒｂ ａ ｑ ａｉ ｏ ０ ｔ ０ ｎ ｃ ｎｉ ｕ ｕ ａｅ ， １ ｔｅ ｍｅ ｓ ｒｎ ｃ ｕ ａ ｙｉ ｐ ｔ ±６％ 。 ｎ ｈ ａ ｕ ｎ ｉ ｓｌｓ ｈ ｎ３ ｍｉ ｈ ａ ｕ ｇ ａ ｃ ｒ ｃ ｓｕ ｏ ｉ ａ ｄ ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｇ ｔ ｉ ｍｅ ｉ ｅ ｓｔａ ｎ． Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： Ｃｕ ｖ ｔ ｎ Ｍｕｈｐｏｎ ａ ｌ ｇ Ｃｅ ｔｏｄ Ｍｅ ｓ ｒｎｇａ ｃ ｒｃ Ｉ ｇ ｃ ｉｉｉｎ ｒ ｅｆ ｔ ｇ ｉ ｉ ｉ ｉ ｔｓ ｍｐｉ ｎ ｎｒｉ ａｕ ｉ ｃ ｕａ ｙ ｍａ ｅ ａ ｑｕｓｔｏ
ｍａ ｏ ｆｔｅｌｓｒｓｏｓ ｔ ｌｐｅｐ ｓｔ ｎ ｅｅｔｄｂ ｓｎ ｒ ｙｃ ａｇ ｏ ｐｅｄ ｖｃ Ｃ Ｄ） ｎ ｅｃ ｎｒｉ ｎ ｇ ｔｎｅｓ ｙｏ ｉ ｉ ｒ ｎｏ ｅ ｐｔ ｔ ｌ ｏｉｏ ｓｉ ｄｔｃｅ ｙｕｉｇａｒ ｈｒｅｃ ｕ ｌ ｅ ｉｅ（ Ｃ ，ａｄｔ ｅ ｔ ｄａｄｌ ｈ ｔｎ ｉ ｆ ｆ ｈ ａ ａ ｍｕ ｉ ｉ ｓ ａ ｈ ｏ ｉ ｉ ｔ ｄ－
因子测 量 系统构 成
１ １ 硬 件 构 成 ．
激光光束质量 因子测 量系统 硬件 主要 由光学 部分 、 机械 部分和 电学 部分 这三 大部 分组成 。系统硬 件结 构如图 １ 所示 。
激 光 光束 质量 测量 系 统
ｐｏｏｅ ｒｐ ｓ ｄ．Ｉ ｈｓｓ ｓｅ ，ｈ ｂ ｄ ｓｅ ｐ ｎ ｔｒｉ ｅｅ ｔ ｄａ ｃｕ ｔｒｆｒｄｅｅ ｍｉｉ ｌ ｐｅｓ ｍｐｉ ｇｐ ｓｔ ｎ ．Ｉ ｄｄｔ ｎ，ｔｅｉ ｇ ｎ ｒ ｎ ｔｉ ｙ ｔｍ ｙ ｒ ｔｐ ｉ ｇｍｏｏ ｓｓ ｌｃｅ ｓａ ｔａｏ ｔｒ ｎｎｇｍｕｔ ｌ ａ ｌｎ ｏ ｉｏ ｓ ｎ ａ ｉｏ ｉ ｏ ｉ ｉ ｉ ｈ ｍａ ｅｉｆ ’ ｏ
互 彩 霞
（ 长春理 工 大 学电子信 息 工程 学院 ， 吉林 长春 １０ ２ ） ３０２
摘
Βιβλιοθήκη Baidu
要 ：为 了实现对 激 光器发 射激 光光 束 质量 的 自动化 测量 ， 出 了一种 激 光光 束 质量 Ｍ２ 提 因子 测 量 系统 。该 系统 选 择 混合 式 步 进
电机 作为执 行 机构 来确 定多 个采样 位 置 ； 同时 系统 采用 面阵 电荷耦 合 器 件 （ Ｃ ） Ｃ Ｄ 多点 探 测激 光 光 斑 的 图像 信 息 ， 时计 算不 同采 样 实 位 置激光 光斑 的质 心和 光强 ， 根据 因子 理论 计算 出激光 光 束 的束腰 宽 度 和束 散 角 等参 数 ， 并 最后 由上 位机 显示 激 光 光斑 的二 维／ 三 维光强 分 布及 处 理结 果 。实 验结 果 表 明 ， 系统 能 够对 ４０～１１０ａ ０ ０ ｍ连 续激 光 器发 射 激 光光 束 质量 进 行 自动 化测 量 ， 量精 度 达 测
ｆｒｎ ａ ｌ ｇ ｐ ｓｔｏ ｒ ａｃ ｌｔｄ ｉ ｅ ｉ ｔｅ ｈ ａ ａ ｔｒ ，ｓ ｃ ｓｂ ａ ｗａｓ ｄｈ ａ ｄ ｄｖ ｒｅ ｃ ｎ ｌ ｅ ｅ ｔｓ ｍｐｉ ｏ ｉ ｎｓａｅ ｃ ｕａｅ ｎ ｒａ ｔ Ｉ ｈ ｎ ｔｅｐ ｒ ｍｅｅｓ ｕ ｈ ａ ｅ ｍ ｉｔｗｉ ｔ ｎ ｉｅ ｇ ｎ ｅａ ｇｅ，ｅｃ．，ａｅ ｃ ｃ ｌｔｄ ｎ ｉ ｌ ｌ ｍｅ ｔ ｒ ａ ｕａｅ ｌ
±６ ， ％ 测量 时 间小 于 ３ｍｉ 。 ｎ
关键 词 ：曲线 拟合
多 点采样
质心
测 量精 度 图像 采集
中图分类 号 ：Ｔ ４ Ｈ７
文献 标志 码 ：Ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ： Ｉ ｒ ｅ ｏ ｒａｉｅａ ｔｍａｉ ａ ｕ ｅ ｎ ｆｂ ａ ｑ ａｉｙｅ ｔｅ ｙ ｌｓ ｒ ｈ ａ ｕ ｎ ｙ ｔｍ ｆｌｓ ｒｂ ａ ｑ ａｉ ａ ｔｒＭ ｉ ｓｒ ｃ ｎ ｏｄ ｒｔ ｅ ｌｚ ｕｏ ｔ ｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔｏ ｅ ｍ ｕ ｌｔ ｍｉｔｄ ｂ ａ ｅ ，ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｇ ｓ ｓｅ ｏ ａｅ ｅ ｍ ｕ ｔ ｆｃｏ ｃ ｉ ｌ ｙ ｓ
０ 引言
随着激光技术 的不断发 展及 高科技激 光产 品 （ 如 激光加工机 、 激光治 疗仪 等 ） 的不 断 出现 ， 如何 选择一 种简便 、 精确 、 实用 的方法 评价激 光光 束质 量 ， 而科 从 学地评价激光产 品质量 已成为全世界科学界研究 的热
门课 题 ｊ 。
１
激 光 光 束 质 量
因 子 测 量 系统 的 设 计 王彩 霞
激 光 光 束 质 量 因子 测 量 系统 的设 计
Ｄｅ ｉ ｆｔ ｅ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅｎ ｓｅ ｆ ｒＬ ｓ ｒＢｅ ｍ ａｉ Ｍ Ｆ ｃｏｒ ｓｇｎ ｏ ｈ ａ ｕｅ ｔＳｙ ｔ ｍ ｏ ａ ｅ ａ Ｑｕ ｌｙ ｔ ａｔ
ｍａ ｏ ｆｔｅｌｓｒｓｏｓ ｔ ｌｐｅｐ ｓｔ ｎ ｅｅｔｄｂ ｓｎ ｒ ｙｃ ａｇ ｏ ｐｅｄ ｖｃ Ｃ Ｄ） ｎ ｅｃ ｎｒｉ ｎ ｇ ｔｎｅｓ ｙｏ ｉ ｉ ｒ ｎｏ ｅ ｐｔ ｔ ｌ ｏｉｏ ｓｉ ｄｔｃｅ ｙｕｉｇａｒ ｈｒｅｃ ｕ ｌ ｅ ｉｅ（ Ｃ ，ａｄｔ ｅ ｔ ｄａｄｌ ｈ ｔｎ ｉ ｆ ｆ ｈ ａ ａ ｍｕ ｉ ｉ ｓ ａ ｈ ｏ ｉ ｉ ｔ ｄ－
因子测 量 系统构 成
１ １ 硬 件 构 成 ．
激光光束质量 因子测 量系统 硬件 主要 由光学 部分 、 机械 部分和 电学 部分 这三 大部 分组成 。系统硬 件结 构如图 １ 所示 。
激 光 光束 质量 测量 系 统
ｐｏｏｅ ｒｐ ｓ ｄ．Ｉ ｈｓｓ ｓｅ ，ｈ ｂ ｄ ｓｅ ｐ ｎ ｔｒｉ ｅｅ ｔ ｄａ ｃｕ ｔｒｆｒｄｅｅ ｍｉｉ ｌ ｐｅｓ ｍｐｉ ｇｐ ｓｔ ｎ ．Ｉ ｄｄｔ ｎ，ｔｅｉ ｇ ｎ ｒ ｎ ｔｉ ｙ ｔｍ ｙ ｒ ｔｐ ｉ ｇｍｏｏ ｓｓ ｌｃｅ ｓａ ｔａｏ ｔｒ ｎｎｇｍｕｔ ｌ ａ ｌｎ ｏ ｉｏ ｓ ｎ ａ ｉｏ ｉ ｏ ｉ ｉ ｉ ｈ ｍａ ｅｉｆ ’ ｏ
互 彩 霞
（ 长春理 工 大 学电子信 息 工程 学院 ， 吉林 长春 １０ ２ ） ３０２
摘
Βιβλιοθήκη Baidu
要 ：为 了实现对 激 光器发 射激 光光 束 质量 的 自动化 测量 ， 出 了一种 激 光光 束 质量 Ｍ２ 提 因子 测 量 系统 。该 系统 选 择 混合 式 步 进
电机 作为执 行 机构 来确 定多 个采样 位 置 ； 同时 系统 采用 面阵 电荷耦 合 器 件 （ Ｃ ） Ｃ Ｄ 多点 探 测激 光 光 斑 的 图像 信 息 ， 时计 算不 同采 样 实 位 置激光 光斑 的质 心和 光强 ， 根据 因子 理论 计算 出激光 光 束 的束腰 宽 度 和束 散 角 等参 数 ， 并 最后 由上 位机 显示 激 光 光斑 的二 维／ 三 维光强 分 布及 处 理结 果 。实 验结 果 表 明 ， 系统 能 够对 ４０～１１０ａ ０ ０ ｍ连 续激 光 器发 射 激 光光 束 质量 进 行 自动 化测 量 ， 量精 度 达 测
ｆｒｎ ａ ｌ ｇ ｐ ｓｔｏ ｒ ａｃ ｌｔｄ ｉ ｅ ｉ ｔｅ ｈ ａ ａ ｔｒ ，ｓ ｃ ｓｂ ａ ｗａｓ ｄｈ ａ ｄ ｄｖ ｒｅ ｃ ｎ ｌ ｅ ｅ ｔｓ ｍｐｉ ｏ ｉ ｎｓａｅ ｃ ｕａｅ ｎ ｒａ ｔ Ｉ ｈ ｎ ｔｅｐ ｒ ｍｅｅｓ ｕ ｈ ａ ｅ ｍ ｉｔｗｉ ｔ ｎ ｉｅ ｇ ｎ ｅａ ｇｅ，ｅｃ．，ａｅ ｃ ｃ ｌｔｄ ｎ ｉ ｌ ｌ ｍｅ ｔ ｒ ａ ｕａｅ ｌ
±６ ， ％ 测量 时 间小 于 ３ｍｉ 。 ｎ
关键 词 ：曲线 拟合
多 点采样
质心
测 量精 度 图像 采集
中图分类 号 ：Ｔ ４ Ｈ７
文献 标志 码 ：Ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ： Ｉ ｒ ｅ ｏ ｒａｉｅａ ｔｍａｉ ａ ｕ ｅ ｎ ｆｂ ａ ｑ ａｉｙｅ ｔｅ ｙ ｌｓ ｒ ｈ ａ ｕ ｎ ｙ ｔｍ ｆｌｓ ｒｂ ａ ｑ ａｉ ａ ｔｒＭ ｉ ｓｒ ｃ ｎ ｏｄ ｒｔ ｅ ｌｚ ｕｏ ｔ ｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔｏ ｅ ｍ ｕ ｌｔ ｍｉｔｄ ｂ ａ ｅ ，ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｇ ｓ ｓｅ ｏ ａｅ ｅ ｍ ｕ ｔ ｆｃｏ ｃ ｉ ｌ ｙ ｓ
０ 引言
随着激光技术 的不断发 展及 高科技激 光产 品 （ 如 激光加工机 、 激光治 疗仪 等 ） 的不 断 出现 ， 如何 选择一 种简便 、 精确 、 实用 的方法 评价激 光光 束质 量 ， 而科 从 学地评价激光产 品质量 已成为全世界科学界研究 的热
门课 题 ｊ 。
１
激 光 光 束 质 量
因 子 测 量 系统 的 设 计 王彩 霞
激 光 光 束 质 量 因子 测 量 系统 的设 计
Ｄｅ ｉ ｆｔ ｅ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅｎ ｓｅ ｆ ｒＬ ｓ ｒＢｅ ｍ ａｉ Ｍ Ｆ ｃｏｒ ｓｇｎ ｏ ｈ ａ ｕｅ ｔＳｙ ｔ ｍ ｏ ａ ｅ ａ Ｑｕ ｌｙ ｔ ａｔ