高精度激光光束質量測量系統(tǒng)設計與實驗研究.pdf

1、隨著激光技術在各個領域的應用不斷拓展，如何有效的檢測和評價激光光束質量成為了激光技術研究的一個關鍵問題。從衍射極限因子M2因子在上世紀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相機設計并完成了一套高精度激光光束質量測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先通過圖像處理法獲取光束偏轉角度，再自動由電動微調裝置控制反射鏡改變光束傳輸方向從而完成光路的

2、高精度調整，實現(xiàn)光束垂直入射相機光敏面的目的，在此基礎上系統(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)有激光光束質量評價方法，圍繞激光光束 M2因子測量制定了激光光束質量測量的總體方案。基于重心法和二階矩法設計了計算激光光斑中心與尺寸的圖像處理方法。根據(jù)光束質量測量中光路調整的要求，設計了基于圖像處理的光路高精度調整方法。
　　2．設計并完成了激光光束質量測量系統(tǒng)的軟硬件。其中軟件包括系統(tǒng)設置、步

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