CN102879184A - 可旋入式光束准直检测单元及光束准直度检测方法 - Google Patents

Abstract

可旋入式光束准直检测单元及光束准直度检测方法，属于光学领域，本发明为解决现有的光束准直方法操作过程较为复杂，使用难度高，实用性差的问题。本发明所述可旋入式光束准直检测单元包括激光器、可变光阑、十字叉丝、可旋入式反射镜、精密旋转台和成像装置，可旋入式反射镜由精密旋转台控制旋转进入光路的位置，使可旋入式反射镜的镜面与激光器输出光束光轴的夹角等于可旋入式反射镜的与成像装置光轴的夹角，激光器发出的光束入射至可变光阑，透射出的光束入射至十字叉丝，十字叉丝出射的十字形光束入射至可旋入式反射镜，可旋入式反射镜反射出的光束入射至成像装置，成像装置将光强信号转换为电信号传输给数据处理单元，获取当前光束的准直度。

Description

可旋入式光束准直检测单元及光束准直度检测方法

技术领域

本发明涉及可旋入式光束准直检测单元及光束准直度检测方法，属于光学领域。

背景技术

在科学实验和工程项目的很多情况下，都需要把光束进行准直后再进行下一步工作，在这种情况下，人们往往希望光束沿着特定光轴传输，现有的光束准直性测量方法可大致归为两类：一类是利用塔尔博特自身成像与叠栅现象，另一类是剪切干涉法。这两类方法在光束准直度的测量当中，所能达到的测量精度已经相当高了，但其操作过程较为复杂，使用难度高，实用性差。

发明内容

本发明目的是为了解决现有的光束准直方法操作过程较为复杂，使用难度高，实用性差的问题，提供了一种可旋入式光束准直检测单元及光束准直度检测方法。

本发明所述可旋入式光束准直检测单元，它包括激光器、可变光阑、十字叉丝、可旋入式反射镜、精密旋转台和成像装置，

可旋入式反射镜由精密旋转台控制旋转进入光路的位置，使可旋入式反射镜的镜面与激光器输出光束光轴的夹角等于可旋入式反射镜的与成像装置光轴的夹角，

激光器发出的光束入射至可变光阑，可变光阑透射出的光束入射至十字叉丝，十字叉丝出射的十字形光束入射至可旋入式反射镜，可旋入式反射镜反射出的光束入射至成像装置。

光束准直度检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、激光器发出的光束经可变光阑、十字叉丝后出射，产生十字形光束；

步骤二、调整精密旋转台，使得可旋入式反射镜的镜面与激光器输出光束光轴的夹角等于成像装置光轴与镜面夹角；

步骤三、十字形光束经可旋入式反射镜反射后进入成像装置；

步骤四、成像装置将光强信号转换为电信号传输给数据处理单元，数据处理单元对十字光束形成的光斑图像进行分析，获取当前光束的准直度。

本发明的优点：利用本发明的方法，能够快速准确的测量出光束准直度，并且该方法简单、可行。

附图说明

图1是本发明所述可旋入式光束准直检测单元的结构示意图；

图2是获取光束准直度的原理图；

图3是光束准直度检测方法流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述可旋入式光束准直检测单元，它包括激光器1、可变光阑2、十字叉丝3、可旋入式反射镜4、精密旋转台5和成像装置6，

可旋入式反射镜4由精密旋转台5控制旋转进入光路的位置，使可旋入式反射镜4的镜面与激光器1输出光束光轴的夹角等于可旋入式反射镜4的与成像装置6光轴的夹角，

激光器1发出的光束入射至可变光阑2，可变光阑2透射出的光束入射至十字叉丝3，十字叉丝3出射的十字形光束入射至可旋入式反射镜4，可旋入式反射镜4反射出的光束入射至成像装置6。

成像装置6的电信号输出端连接数据处理单元的信号输入端相连。

如图1所示，激光***（激光器1、可变光阑2和十字叉丝3）工作时，可旋入反射镜4位于主光路之外，不对激光***工作产生影响，激光束可正常进入后续光学***中。测量光束准直度时，可旋入反射镜4进入光路***中，经可变光阑2改善光束质量后的激光束被反射镜折转到成像装置6中，应保证镜面与激光主光路***光轴夹角等于镜面与成像装置6光轴夹角，若激光束无准直误差，获得的图像中，光斑的形心位置位于图像中心，如激光束存在准直误差，形心位置将会偏离图像中心，产生相对位移。

具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括透镜7，所述成像装置6在透镜7的焦点处，可旋入式反射镜4反射出的光束通过透镜7入射至成像装置6。

透镜7的作用是利用其只对光束入射指向敏感的特性，由焦点位置得到光束准直度。

具体实施方式三：下面结合图2和图3说明本实施方式，光束准直度检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、激光器1发出的光束经可变光阑2、十字叉丝3后出射，产生十字形光束,即为待测光束；

步骤二、调整精密旋转台5，使得可旋入式反射镜4的镜面与激光器1输出光束光轴的夹角等于成像装置6光轴与镜面夹角；

步骤三、十字形光束经可旋入式反射镜4反射后进入成像装置6；

步骤四、成像装置6将光强信号转换为电信号传输给数据处理单元，数据处理单元对十字光束形成的光斑图像进行分析，获取当前光束的准直度。

在步骤一激光***工作时，可旋入反射镜4不在光路内，不对光束产生影响，保证***正常工作，测量时再进行步骤二至步骤四，将光束导入成像装置6中，获取光束准直度信息。根据反射定理，保证两个夹角相等时，若激光束无准直误差，获得的图像中，光斑的形心位置位于图像中心，有利于后期对准直度误差的计算。

图2中，光束准直误差可用θ=(θ_x,θ_y)表示，成像装置6的光学***（透镜7）焦距为f，所获得图像中光斑形心位置与图像中心的偏差量为t=(t_x,t_y)，则光束准直误差可由下式计算得到：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_x=t_x/f\\ {\mathrm{\θ}}_y=t_y/f\end{array}\right..$

Claims (3)

1.可旋入式光束准直检测单元，其特征在于，它包括激光器（1）、可变光阑（2）、十字叉丝（3）、可旋入式反射镜（4）、精密旋转台（5）和成像装置（6），

可旋入式反射镜（4）由精密旋转台（5）控制旋转进入光路的位置，使可旋入式反射镜（4）的镜面与激光器（1）输出光束光轴的夹角等于可旋入式反射镜（4）的与成像装置（6）光轴的夹角，

激光器（1）发出的光束入射至可变光阑（2），可变光阑（2）透射出的光束入射至十字叉丝（3），十字叉丝（3）出射的十字形光束入射至可旋入式反射镜（4），可旋入式反射镜（4）反射出的光束入射至成像装置（6）。

2.根据权利要求1所述的可旋入式光束准直检测单元，其特征在于，它还包括透镜（7），所述成像装置（6）在透镜（7）的焦点处，可旋入式反射镜（4）反射出的光束通过透镜（7）入射至成像装置（6）。

3.光束准直度检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、激光器（1）发出的光束经可变光阑（2）、十字叉丝（3）后出射，产生十字形光束；

步骤二、调整精密旋转台（5），使可旋入式反射镜（4）的镜面与激光器（1）输出光束光轴的夹角等于可旋入式反射镜（4）的与成像装置（6）光轴的夹角；

步骤三、十字形光束经可旋入式反射镜（4）反射后进入成像装置（6）；

步骤四、成像装置（6）将光强信号转换为电信号传输给数据处理单元，数据处理单元对十字光束形成的光斑图像进行分析，获取当前光束的准直度。

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