第三階段匯報-光束測量

1、光束測量光束測量專業(yè)：精密儀器及機械專業(yè)：精密儀器及機械姓名：夏學(xué)勤姓名：夏學(xué)勤學(xué)號：學(xué)號：12721325主要內(nèi)容主要內(nèi)容光束輪廓測量的方法光束輪廓測量的方法光束的定量測量光束的定量測量測量系統(tǒng)概述測量系統(tǒng)概述后期學(xué)習(xí)計劃后期學(xué)習(xí)計劃光束輪廓測量的方法光束輪廓測量的方法1）通過人眼或照片測量反射激光束2）燒紙、即顯膠片（硅晶體/底片） 3）木制的壓舌板和金屬板燒點4）熒光板5）丙烯酸模式燃燒傳統(tǒng)、原始、非定量、不可靠 電子測量方法電子測量方法 非電子方法非電子方法電子測量方法 光束采樣裝置：機械掃描儀器光束采樣裝置：機械掃描儀器 中等密度過濾器：相機（衰減）中等密度過濾器：相機（衰減） 光束

2、輪廓儀：機械掃描設(shè)備光束輪廓儀：機械掃描設(shè)備 CCD等相機等相機 光束輪廓輸出設(shè)備：光束輪廓輸出設(shè)備：PC等等電子式激光光束分析的光學(xué)設(shè)備機械掃描儀器機械掃描儀器掃描刀口或狹縫光束輪廓儀掃描刀口或狹縫光束輪廓儀掃描型光束輪廓儀：掃描型光束輪廓儀：u刀口法：刀口法：0.1um的分辨率的分辨率u狹縫法狹縫法u小孔法小孔法能量分布能量分布束寬束寬基于相機的測量系統(tǒng)基于相機的測量系統(tǒng) 計算機現(xiàn)代計算機（奔騰處理器）、即時顯示 圖像采集卡數(shù)字轉(zhuǎn)換器 光束分析軟件信號處理、光束顯示（2D、3D） 光束計算（光束輪廓的定量測量） 相機CCD 激光束衰減避免CCD飽和 光斑尺寸（光束太小、太大）CCDCCD探

3、測法探測法: :使用CCD相機進行光束的光斑采集，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn) 換后，由計算機進行曲線擬合和數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)自檢。光斑尺寸光斑尺寸 光束太小：（相機像素）1）使用機械掃描設(shè)備；沒有即時完整的光束分析2）使用顯微物鏡放大，并把相機聚焦到發(fā)射器表面，把激光輸 出光闌成像到CCD陣列上；激光發(fā)射器（激光二極管）3）先聚焦光束，然后用另外一個透鏡準直光束，用長焦 距透鏡再聚焦，增大光斑（光束擴展器）；間接測量 4）小的聚焦光斑從以反射表面或投射表面散射，并用相機鏡頭成像。 光束太大：（傳感器接收面積）1）反向使用光束擴展器；2）使用大面積傳感器；3）反射來自散射表面的光束，用透鏡成像。光束的定量測量

4、激光波長、時序脈沖寬度、總功率或能量 光束輪廓測量：光束輪廓測量：相對光束功率或能量（衰減、波長吸收不同）峰值功率或能量熱點（損傷閾值）峰值像素位置跟蹤熱點穩(wěn)定性、峰值輻照度光束形心位置光斑穩(wěn)定性光束寬度光束寬度光束橢圓率、高斯擬合、頂帽測量、散度測量、統(tǒng)計測量等 M2測量測量光束寬度光束寬度 光束寬度的定義u-%峰值對應(yīng)的寬度u全寬/50%峰值對應(yīng)的寬度u-%能量/1/e2寬度u86.5%環(huán)圍功率u等效刀口測量的軟件u二階矩束寬 光束寬度的測量束寬測量方法 光束太?。?）使用機械掃描設(shè)備；2）使用顯微物鏡，聚焦相機到發(fā)射器表面；3）先聚焦光束，然后用另外一個透鏡準直光束，用長焦距透鏡 再聚焦

5、，增大光斑（光束擴展器）；4）小的聚焦光斑從以反射表面或投射表面散射，并用相機鏡頭 成像。光束太大：1）反向使用光束擴展器；2）使用大面積傳感器；3）反射來自散射表面的光束，用透鏡成像。 刀口法、狹縫法、小孔法（測量數(shù)據(jù)單一） 攝像機(CCD)法（1/e2擬合、三點法擬合、三點法） 可變光闌法、掃描Ronchi 刻尺法 、激光散斑法、光纖探針掃描法M2測量測量 光束質(zhì)量評價方法u聚焦光斑尺寸：束腰u遠場發(fā)散角和衍射極限倍數(shù)uM2因子理想發(fā)散角理想高斯光束束腰直徑遠場發(fā)散角實際光束束腰直徑2M0理想光束的遠場發(fā)散角實際光束的遠場發(fā)散角衍射極限倍數(shù)束腰的測量束腰的測量 光束半徑或直徑擬合光束半徑或

6、直徑擬合 多點光強擬合法和多孔徑光功率擬合法（多點光強擬合法和多孔徑光功率擬合法（ 可變光闌法可變光闌法） 高斯光束通過高斯光束通過GRIN透鏡后的強度分布透鏡后的強度分布高斯光束通過高斯光束通過GRIN透鏡后不同位置的傳播性透鏡后不同位置的傳播性能能擬合方法擬合方法 雙曲線擬合雙曲線擬合 高斯擬合高斯擬合 )(zfy )(zfy 多項式擬合多項式擬合測量系統(tǒng)概述測量系統(tǒng)概述 狹縫法 聚焦物鏡GRIN光斑測試原理圖1一He-Ne激光器;2一反射鏡1;3一擴束器,4一衰減片,5一反射鏡2,6一GRIN樣品,7一顯微鏡8CCD圖圖2GRIN透鏡紅外波段焦斑測試框透鏡紅外波段焦斑測試框圖圖1 1一光

7、源一光源,2一準直物鏡一準直物鏡,3一被測樣一被測樣品品,4一一顯微放大系統(tǒng)顯微放大系統(tǒng)，5 5一探測器一探測器;6 6一計算機一計算機;7一顯示器一顯示器探針聚焦性能檢測系統(tǒng)框圖探針聚焦性能檢測系統(tǒng)框圖GRINGRIN光纖探針光束性能檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖光纖探針光束性能檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖后期學(xué)習(xí)計劃后期學(xué)習(xí)計劃只能測得遠場區(qū)的數(shù)據(jù)點00.20.40.60.811.21.41.61.8220253035404550光 束 距 輸 出 端 面 位 置 /nm光斑半徑/nm只 測 得 遠 場 區(qū) 的 數(shù) 據(jù) 點 雙 曲 線 擬 合 曲 線四 次 多 項 式 擬 合 曲 線樣 本 點理 論 曲 線00.20.40.60.811.21.41.61.8220253035404550光 束 距 輸 出 端 面 位 置 /nm光斑半徑/nm只 測 得 遠 場 區(qū) 的 數(shù) 據(jù)