專利名稱：可旋入式光束準直檢測單元及光束準直度檢測方法
技術領域：
本發明涉及可旋入式光束準直檢測單元及光束準直度檢測方法，屬于光學領域。
背景技術：
在科學實驗和工程項目的很多情況下，都需要把光束進行準直后再進行下一步工作，在這種情況下，人們往往希望光束沿著特定光軸傳輸，現有的光束準直性測量方法可大致歸為兩類一類是利用塔爾博特自身成像與疊柵現象，另一類是剪切干涉法。這兩類方法在光束準直度的測量當中，所能達到的測量精度已經相當高了，但其操作過程較為復雜，使用難度高，實用性差
發明內容
本發明目的是為了解決現有的光束準直方法操作過程較為復雜，使用難度高，實用性差的問題，提供了一種可旋入式光束準直檢測單元及光束準直度檢測方法。本發明所述可旋入式光束準直檢測單元，它包括激光器、可變光闌、十字叉絲、可旋入式反射鏡、精密旋轉臺和成像裝置，可旋入式反射鏡由精密旋轉臺控制旋轉進入光路的位置，使可旋入式反射鏡的鏡面與激光器輸出光束光軸的夾角等于可旋入式反射鏡的與成像裝置光軸的夾角，激光器發出的光束入射至可變光闌，可變光闌透射出的光束入射至十字叉絲，十字叉絲出射的十字形光束入射至可旋入式反射鏡，可旋入式反射鏡反射出的光束入射至成
像裝置。光束準直度檢測方法，該方法包括以下步驟步驟一、激光器發出的光束經可變光闌、十字叉絲后出射，產生十字形光束；步驟二、調整精密旋轉臺，使得可旋入式反射鏡的鏡面與激光器輸出光束光軸的夾角等于成像裝置光軸與鏡面夾角；步驟三、十字形光束經可旋入式反射鏡反射后進入成像裝置；步驟四、成像裝置將光強信號轉換為電信號傳輸給數據處理單元，數據處理單元對十字光束形成的光斑圖像進行分析，獲取當前光束的準直度。本發明的優點利用本發明的方法，能夠快速準確的測量出光束準直度，并且該方法簡單、可行。
圖I是本發明所述可旋入式光束準直檢測單元的結構示意圖；圖2是獲取光束準直度的原理圖；圖3是光束準直度檢測方法流程圖。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述可旋入式光束準直檢測單元，它包括激光器I、可變光闌2、十字叉絲3、可旋入式反射鏡4、精密旋轉臺5和成像裝置6，可旋入式反射鏡4由精密旋轉臺5控制旋轉進入光路的位置，使可旋入式反射鏡4的鏡面與激光器I輸出光束光軸的夾角等于可旋入式反射鏡4的與成像裝置6光軸的夾角，激光器I發出的光束入射至可變光闌2，可變光闌2透射出的光束入射至十字叉絲3，十字叉絲3出射的十字形光束入射至可旋入式反射鏡4，可旋入式反射鏡4反射出的光束入射至成像裝置6。 成像裝置6的電信號輸出端連接數據處理單元的信號輸入端相連。如圖I所示，激光系統(激光器I、可變光闌2和十字叉絲3)工作時，可旋入反射鏡4位于主光路之外，不對激光系統工作產生影響，激光束可正常進入后續光學系統中。測量光束準直度時，可旋入反射鏡4進入光路系統中，經可變光闌2改善光束質量后的激光束被反射鏡折轉到成像裝置6中，應保證鏡面與激光主光路系統光軸夾角等于鏡面與成像裝置6光軸夾角，若激光束無準直誤差，獲得的圖像中，光斑的形心位置位于圖像中心，如激光束存在準直誤差，形心位置將會偏離圖像中心，產生相對位移。
具體實施方式
二 本實施方式對實施方式一作進一步說明，它還包括透鏡7，所述成像裝置6在透鏡7的焦點處，可旋入式反射鏡4反射出的光束通過透鏡7入射至成像裝置6。透鏡7的作用是利用其只對光束入射指向敏感的特性，由焦點位置得到光束準直度。
具體實施方式
三下面結合圖2和圖3說明本實施方式，光束準直度檢測方法，該方法包括以下步驟步驟一、激光器I發出的光束經可變光闌2、十字叉絲3后出射，產生十字形光束，即為待測光束；步驟二、調整精密旋轉臺5，使得可旋入式反射鏡4的鏡面與激光器I輸出光束光軸的夾角等于成像裝置6光軸與鏡面夾角；步驟三、十字形光束經可旋入式反射鏡4反射后進入成像裝置6 ；步驟四、成像裝置6將光強信號轉換為電信號傳輸給數據處理單元，數據處理單元對十字光束形成的光斑圖像進行分析，獲取當前光束的準直度。在步驟一激光系統工作時，可旋入反射鏡4不在光路內，不對光束產生影響，保證系統正常工作，測量時再進行步驟二至步驟四，將光束導入成像裝置6中，獲取光束準直度信息。根據反射定理，保證兩個夾角相等時，若激光束無準直誤差，獲得的圖像中，光斑的形心位置位于圖像中心，有利于后期對準直度誤差的計算。圖2中，光束準直誤差可用θ=(θχ，0y)表示，成像裝置6的光學系統(透鏡7)焦距為f，所獲得圖像中光斑形心位置與圖像中心的偏差量為t=(tx，ty)，則光束準直誤差可由下式計算得到O
CO
-O-
I- IlJ, /
/ X · / /
/ ,
O
Jl
權利要求
1.可旋入式光束準直檢測單元，其特征在于，它包括激光器(I)、可變光闌(2)、十字叉絲(3)、可旋入式反射鏡(4)、精密旋轉臺(5)和成像裝置(6)， 可旋入式反射鏡(4)由精密旋轉臺(5)控制旋轉進入光路的位置，使可旋入式反射鏡(4)的鏡面與激光器(I)輸出光束光軸的夾角等于可旋入式反射鏡(4)的與成像裝置(6)光軸的夾角， 激光器(I)發出的光束入射至可變光闌(2 )，可變光闌(2 )透射出的光束入射至十字叉絲(3)，十字叉絲(3)出射的十字形光束入射至可旋入式反射鏡(4)，可旋入式反射鏡(4)反射出的光束入射至成像裝置(6 )。
2.根據權利要求I所述的可旋入式光束準直檢測單元，其特征在于，它還包括透鏡(7)，所述成像裝置(6)在透鏡(7)的焦點處，可旋入式反射鏡(4)反射出的光束通過透鏡(7)入射至成像裝置(6)。
3.光束準直度檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、激光器(I)發出的光束經可變光闌(2)、十字叉絲(3)后出射，產生十字形光束； 步驟二、調整精密旋轉臺(5)，使可旋入式反射鏡(4)的鏡面與激光器(I)輸出光束光軸的夾角等于可旋入式反射鏡(4)的與成像裝置(6)光軸的夾角； 步驟三、十字形光束經可旋入式反射鏡(4)反射后進入成像裝置(6)； 步驟四、成像裝置(6)將光強信號轉換為電信號傳輸給數據處理單元，數據處理單元對十字光束形成的光斑圖像進行分析，獲取當前光束的準直度。
全文摘要
可旋入式光束準直檢測單元及光束準直度檢測方法，屬于光學領域，本發明為解決現有的光束準直方法操作過程較為復雜，使用難度高，實用性差的問題。本發明所述可旋入式光束準直檢測單元包括激光器、可變光闌、十字叉絲、可旋入式反射鏡、精密旋轉臺和成像裝置，可旋入式反射鏡由精密旋轉臺控制旋轉進入光路的位置，使可旋入式反射鏡的鏡面與激光器輸出光束光軸的夾角等于可旋入式反射鏡的與成像裝置光軸的夾角，激光器發出的光束入射至可變光闌，透射出的光束入射至十字叉絲，十字叉絲出射的十字形光束入射至可旋入式反射鏡，可旋入式反射鏡反射出的光束入射至成像裝置，成像裝置將光強信號轉換為電信號傳輸給數據處理單元，獲取當前光束的準直度。
文檔編號G01M11/02GK102879184SQ20121039146
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者呂志偉, 劉曉妍, 王新, 韓興博 申請人:哈爾濱工業大學