第三階段匯報-光束測量

光束測量專業(yè)：精密儀器及機(jī)械姓名：夏學(xué)勤學(xué)號：12721325主要內(nèi)容光束輪廓測量的方法光束的定量測量測量系統(tǒng)概述后期學(xué)習(xí)計劃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非電子方法電子測量方法光束采樣裝置：機(jī)械掃描儀器中等密度過濾器：相機(jī)（衰減）光束輪廓儀：機(jī)械掃描設(shè)備CCD等相機(jī)光束輪廓輸出設(shè)備：PC等電子式激光光束分析的光學(xué)設(shè)備機(jī)械掃描儀器

——掃描刀口或狹縫光束輪廓儀掃描型光束輪廓儀：刀口法：0.1um的分辨率狹縫法小孔法能量分布束寬基于相機(jī)的測量系統(tǒng)計算機(jī)——現(xiàn)代計算機(jī)（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(jī)——CCD激光束衰減——避免CCD飽和光斑尺寸（光束太小、太大）CCD探測法:使用CCD相機(jī)進(jìn)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(jī)進(jìn)行曲線擬合和數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)自檢。光斑尺寸光束太?。海ㄏ鄼C(jī)像素）1）使用機(jī)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(jī)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(zhǔn)直光束，用長焦距透鏡再聚焦，增大光斑（光束擴(kuò)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(jī)鏡頭成像。光束太大：（傳感器接收面積）1）反向使用光束擴(kuò)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。光束的定量測量激光波長、時序脈沖寬度、總功率或能量光束輪廓測量：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)定性光束寬度光束橢圓率、高斯擬合、頂帽測量、散度測量、統(tǒng)計測量等M2測量光束寬度光束寬度的定義---%峰值對應(yīng)的寬度全寬/50%峰值對應(yīng)的寬度---%能量/1/e2寬度86.5%環(huán)圍功率等效刀口測量的軟件二階矩束寬光束寬度的測量束寬測量方法光束太小：1）使用機(jī)械掃描設(shè)備；2）使用顯微物鏡，聚焦相機(jī)到發(fā)射器表面；3）先聚焦光束，然后用另外一個透鏡準(zhǔn)直光束，用長焦距透鏡再聚焦，增大光斑（光束擴(kuò)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(jī)鏡頭成像。光束太大：1）反向使用光束擴(kuò)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(jī)(CCD)法（1/e2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測量光束質(zhì)量評價方法聚焦光斑尺寸：束腰遠(yuǎn)場發(fā)散角和衍射極限倍數(shù)M2因子束腰的測量光束半徑或直徑擬合多點光強(qiáng)擬合法和多孔徑光功率擬合法（可變光闌法）

高斯光束通過GRIN透鏡后的強(qiáng)度分布高斯光束通過GRIN透鏡后不同位置的傳播性能擬合方法

雙曲線擬合高斯擬合

多項式擬合測量系統(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(kuò)束器,4一衰減片,5一反射鏡2,6一GRIN樣品,7一顯微鏡8—CCD圖2GRIN透鏡紅外波段焦斑測試框圖1一光源,2一準(zhǔn)直物鏡,3一被測樣品,4一顯微放大系統(tǒng)，5一探測器;6一計算機(jī);7一顯示器探針聚焦性能檢