專利名稱：激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬光學(xué)領(lǐng)域，涉及一種測量用光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種在激光近場分布測量用的4f光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
激光在傳輸過程中，需要經(jīng)過多級、多個光學(xué)元件的取樣、傳遞、縮束環(huán)節(jié)，由于這一過程中光學(xué)元件自身的缺陷，勢必會給激光光束的質(zhì)量帶來影響，這種影響反應(yīng)到激光光束本身就體現(xiàn)在光束的能量分布發(fā)生變化，光束的波前產(chǎn)生畸變，光束在探測器上的調(diào)制度和對比度等都會隨之產(chǎn)生變化。為了能夠?qū)す夤馐母鲄?shù)進(jìn)行準(zhǔn)確評價，就需要建立精確的光束參數(shù)測量裝置，以便準(zhǔn)確測量參數(shù)，反饋給系統(tǒng)作為光束校正的指導(dǎo)。在眾多的參數(shù)測量中，對光束近場分布的測量(包括近場調(diào)制度測量、近場對比度測量)是參數(shù)測量中的關(guān)鍵測量部分。通常的近場測量系統(tǒng)雖然也符合近場物面和近場像面成像這樣的物象共軛關(guān)系，能夠完成近場分布測量的要求，但其精度低，系統(tǒng)龐大復(fù)雜，使用起來非常不方便。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單以及使用方便的激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)， 其特殊之處在于所述激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)包括對入射光起會聚作用的會聚元件、對入射光起準(zhǔn)直作用的準(zhǔn)直元件以及探測器；所述會聚元件、準(zhǔn)直元件以及探測器依次設(shè)置于同一光軸上。上述會聚元件是正透鏡和/或負(fù)透鏡所形成的第一透鏡單元；所述準(zhǔn)直元件是負(fù)透鏡和/或正透鏡所形成的第二透鏡單元。上述會聚元件僅由正透鏡或負(fù)透鏡形成第一透鏡單元時，所述第一透鏡單元是雙凸形透鏡、平凸形透鏡、彎月形透鏡或雙凹形透鏡。上述會聚元件由正透鏡和負(fù)透鏡形成第一透鏡單元時，所述第一透鏡單元至少包括一個雙凸形正透鏡以及一個彎月形負(fù)透鏡，所述雙凸形正透鏡和彎月形負(fù)透鏡依次設(shè)置于同一光軸上。上述準(zhǔn)直元件僅由負(fù)透鏡或正透鏡形成第二透鏡單元時，所述第二透鏡單元是雙凸形透鏡、平凸形透鏡、彎月形透鏡或雙凹形透鏡。上述準(zhǔn)直元件由負(fù)透鏡和正透鏡所形成的第二透鏡單元時，所述第二透鏡單元至少包括一個彎月形負(fù)透鏡以及一個雙凸形正透鏡；所述彎月形負(fù)透鏡以及雙凸形正透鏡依次設(shè)置于同一光軸上。上述探測器是膠片或者(XD。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
本發(fā)明提供了一種激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由看似簡單的光學(xué)元件搭建了足以能夠完成近場分布測量(包括近場調(diào)制度測量、近場對比度測量)的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的光學(xué)元件可以根據(jù)實際情況不同組建多種形式，并具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)在激光參數(shù)測量中能夠完成近場分布測量(包括近場調(diào)制度測量、近場對比度測量)。
圖1是本發(fā)明所提供的激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明所提供系統(tǒng)在近場分布測量光路成像質(zhì)量圖；其中，1.近場物面，2.第一透鏡單元2，3.第二透鏡單元3，4.近場像面
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明提供了一種激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括對入射光起會聚作用的會聚元件、對入射光起準(zhǔn)直作用的準(zhǔn)直元件以及探測器；會聚元件、準(zhǔn)直元件以及探測器依次設(shè)置于同一光軸上。會聚元件可以是由正透鏡和/或負(fù)透鏡所形成的第一透鏡單元2 ；準(zhǔn)直元件可以是由負(fù)透鏡和/或正透鏡所形成的第二透鏡單元3。當(dāng)會聚元件僅由正透鏡或負(fù)透鏡形成第一透鏡單元2時，第一透鏡單元2是雙凸形透鏡、平凸形透鏡、彎月形透鏡或雙凹形透鏡。當(dāng)會聚元件由正透鏡和負(fù)透鏡形成第一透鏡單元2時，第一透鏡單元2至少包括一個雙凸形正透鏡以及一個彎月形負(fù)透鏡，雙凸形正透鏡和彎月形負(fù)透鏡依次設(shè)置于同一光軸上。當(dāng)準(zhǔn)直元件僅由負(fù)透鏡或正透鏡形成第二透鏡單元3時，第二透鏡單元3是雙凸形透鏡、平凸形透鏡、彎月形透鏡或雙凹形透鏡。當(dāng)準(zhǔn)直元件由負(fù)透鏡和正透鏡所形成的第二透鏡單元3時，第二透鏡單元3至少包括一個彎月形負(fù)透鏡以及一個雙凸形正透鏡；彎月形負(fù)透鏡以及雙凸形正透鏡依次設(shè)置于同一光軸上。探測器可以是膠片或者(XD。激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)由第一透鏡單元2和第二透鏡單元3兩部分組成，第一透鏡單元2和第二透鏡單元3這兩透鏡組的光學(xué)參數(shù)是完全相同的，只是兩透鏡組按照鏡像放置。第一透鏡單元2由雙凸形正透鏡和彎月形負(fù)透鏡組成，根據(jù)系統(tǒng)所要求成像質(zhì)量的不同，第一透鏡單元2可以由1片、2片或者多片正透鏡或者負(fù)透鏡組成，各透鏡的形狀也可以為雙凸形、平凸形、彎月形或者雙凹形。第二透鏡單元3由彎月形負(fù)透鏡和雙凸形正透鏡組成，根據(jù)系統(tǒng)所要求成像質(zhì)量的不同，第二透鏡單元3可以由1片、2片或者多片正透鏡或者負(fù)透鏡組成，各透鏡的形狀也可以為雙凸形、平凸形、彎月形或者雙凹形。由圖1所示，令第一透鏡單元2的物方焦距為fl，第一透鏡單元2的像方焦距為 fl'，第二透鏡單元3的物方焦距為f2，第二透鏡單元3的像方焦距為f2'。其中從近場物面到第一透鏡單元2的物方主點(diǎn)的間距為Π，第一透鏡單元2的像方主點(diǎn)和第二透鏡單元3的物方主點(diǎn)的間距為fl' +f2，第二透鏡單元3的像方主點(diǎn)到近場像面的間距為f2'。 也就是近場物面處于第一透鏡單元2的物方焦點(diǎn)處，近場像面處于第二透鏡單元3的像方
4焦點(diǎn)處，因此，從近場物面到近場像面的總長度近似為4f (f為對應(yīng)透鏡組的焦距)。本光學(xué)系統(tǒng)能夠完成激光近場分布測量的原理如下近場分布測量原理如圖1所示，其中物面和像面位置為一對共軛位置點(diǎn)，入射的平行光經(jīng)過第一透鏡單元2會聚到第一透鏡單元2的一倍焦面上，由于第一透鏡單元2的一倍焦面和第二透鏡單元3 —倍焦面重合，因此，光束經(jīng)過第二透鏡單元3準(zhǔn)直后成為平行光入射到近場像面位置。光束在像面位置探測器上的能量分布情況能夠真實反應(yīng)物面位置處激光的能量分布，光束在像面位置探測器上的調(diào)制度和對比度能夠準(zhǔn)確反應(yīng)近場物面位置光束質(zhì)量以實現(xiàn)對光路中近場物面位置近場分布的準(zhǔn)確測量。近場分布測量光路成像質(zhì)量如圖2所示，近場分布測量的信息最終需要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理反饋給光束控制系統(tǒng)，對光束進(jìn)行修正。激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)主要是完成激光近場分布測量(包括近場調(diào)制度測量、近場對比度測量)。實際使用中只需要將近場測量用4f光學(xué)系統(tǒng)的物面1和待測激光近場物面重合，然后在近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)的像面4處放置與測量精度相匹配的探測器，即可完成強(qiáng)激光近場分布測量。光學(xué)系統(tǒng)簡單實用，操作方便，能完成激光近場分布測量。
權(quán)利要求
1.一種激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述激光近場分布測量用4f 光學(xué)系統(tǒng)包括對入射光起會聚作用的會聚元件、對入射光起準(zhǔn)直作用的準(zhǔn)直元件以及探測器；所述會聚元件、準(zhǔn)直元件以及探測器依次設(shè)置于同一光軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述會聚元件是正透鏡和/或負(fù)透鏡所形成的第一透鏡單元；所述準(zhǔn)直元件是負(fù)透鏡和/或正透鏡所形成的第二透鏡單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述會聚元件僅由正透鏡或負(fù)透鏡形成第一透鏡單元時，所述第一透鏡單元是雙凸形透鏡、平凸形透鏡、彎月形透鏡或雙凹形透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述會聚元件由正透鏡和負(fù)透鏡形成第一透鏡單元時，所述第一透鏡單元至少包括一個雙凸形正透鏡以及一個彎月形負(fù)透鏡，所述雙凸形正透鏡和彎月形負(fù)透鏡依次設(shè)置于同一光軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述準(zhǔn)直元件僅由負(fù)透鏡或正透鏡形成第二透鏡單元時，所述第二透鏡單元是雙凸形透鏡、平凸形透鏡、彎月形透鏡或雙凹形透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述準(zhǔn)直元件由負(fù)透鏡和正透鏡所形成的第二透鏡單元時，所述第二透鏡單元至少包括一個彎月形負(fù)透鏡以及一個雙凸形正透鏡；所述彎月形負(fù)透鏡以及雙凸形正透鏡依次設(shè)置于同一光軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述探測器是膠片或者CCD。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在激光近場分布測量用的4f光學(xué)系統(tǒng)，該激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)包括對入射光起會聚作用的會聚元件、對入射光起準(zhǔn)直作用的準(zhǔn)直元件以及探測器；會聚元件、準(zhǔn)直元件以及探測器依次設(shè)置于同一光軸上。本發(fā)明提供了一種測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單以及使用方便的激光近場分布測量用4f光學(xué)系統(tǒng)。
文檔編號G01J9/00GK102183299SQ20111006723
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者李紅光, 董曉娜, 達(dá)爭尚 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所