高精度激光光束質(zhì)量測量系統(tǒng)設(shè)計與實驗研究.pdf

1、隨著激光技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展，如何有效的檢測和評價激光光束質(zhì)量成為了激光技術(shù)研究的一個關(guān)鍵問題。從衍射極限因子M2因子在上世紀(jì)90年代被提出后，它就成為了一種有效而常用的衡量激光光束質(zhì)量的方法了，如何能夠快速有效的測量M2因子也成為了一個人們研究的熱點。
　　本文基于CMOS相機設(shè)計并完成了一套高精度激光光束質(zhì)量測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先通過圖像處理法獲取光束偏轉(zhuǎn)角度，再自動由電動微調(diào)裝置控制反射鏡改變光束傳輸方向從而完成光路的

2、高精度調(diào)整，實現(xiàn)光束垂直入射相機光敏面的目的，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)可以實現(xiàn)M2因子的自動測量。論文的主要研究成果如下：
　　1．研究了現(xiàn)有激光光束質(zhì)量評價方法，圍繞激光光束 M2因子測量制定了激光光束質(zhì)量測量的總體方案。基于重心法和二階矩法設(shè)計了計算激光光斑中心與尺寸的圖像處理方法。根據(jù)光束質(zhì)量測量中光路調(diào)整的要求，設(shè)計了基于圖像處理的光路高精度調(diào)整方法。
　　2．設(shè)計并完成了激光光束質(zhì)量測量系統(tǒng)的軟硬件。其中軟件包括系統(tǒng)設(shè)置、步

3、進電機控制、圖像預(yù)處理和參數(shù)計算等模塊，硬件包括系統(tǒng)光路、單片機控制、圖像采集、精密電動微調(diào)及其驅(qū)動和定位等模塊，并進行了軟硬件聯(lián)合調(diào)試。
　　3．對所研制的激光光束質(zhì)量測量系統(tǒng)進行了一系列實驗測試。結(jié)果表明：(1)本系統(tǒng)可以高效率的完成光路調(diào)整，調(diào)整后的光束偏移角度不超過設(shè)定偏轉(zhuǎn)閾值0.05°；(2)不同焦距透鏡對光束質(zhì)量測量影響較小；(3)選取不同波長進行測量對比時，本系統(tǒng)光束質(zhì)量測量結(jié)果與商用系統(tǒng)基本一致，但重復(fù)精度更高，并