[发明专利]基于二维细分法的微小光斑强度分布测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微小光斑强度分布的测量方法。

背景技术

光斑强度分布是激光系统的重要参数之一，现有的光斑强度分布测量技术主要可分为以下几类：刀口扫描法、狭缝扫描法、可变光阑法、CCD摄像法。而在激光加工、材料处理等许多激光应用领域中，都需要把光束进行聚焦后再进行下一步工作，在这种情况下，由于光斑尺寸极小或能量分布不均匀，这些方法往往无法对光斑的强度分布进行直接测量。

发明内容

本发明的目的是解决目前无法对能量分布不均匀或者尺寸很小的光斑进行强度分布测量的问题，提供了一种基于二维细分法的微小光斑强度分布测量方法。

基于二维细分法的微小光斑强度分布测量方法，它基于一个光斑测量装置实现，所述光斑测量装置由二维移动架、CCD探测器和数据采集单元组成，所述CCD探测器安装在二维移动架上，CCD探测器的电信号输出端连接数据采集单元的信号输入端；

所述基于二维细分法的微小光斑强度分布测量方法的具体过程如下：

步骤一、入射光入射到CCD探测器的光敏探测面上，数据采集单元实时监测并显示CCD探测器输出的灰度图像；调整二维移动架，使得入射光聚焦成的微小光斑完全照射到CCD探测器的某个光敏像元上，将此时的灰度图像作为完整光斑产生的灰度图像保存，并将此时二维移动架的位置记为P₀；在CCD探测器的接收面上建立X-Y坐标系；用D₁表示光敏面元的X向尺寸，D₂表示光敏面元的Y向尺寸；

步骤二、沿X轴正向调整二维移动架，使入射光光斑从该光敏像元内向外移出，每次移动的步长为d₀，且每移动一次记录下此时二维移动架的位置及此时CCD探测器的灰度图像，则当二维移动架的位置与P₀的距离等于D₁-d₀时，停止移动，并将此时二维移动架的位置记为P₁；

步骤三、沿Y轴正向调整二维移动架，使CCD探测器的光敏像元沿Y轴正向移动一个步长d₀，记录下此时CCD探测器的灰度图像，并记录下当前二维移动架的位置P₁′；

步骤四、判断此时二维移动架的位置P₁′与P₀的Y向距离是否达到D₂-d₀：若是，则执行步骤八；否则，执行步骤五；

步骤五、沿X轴负向调整二维移动架，每次移动的步长为d₀，且每移动一次记录下此时二维移动架的位置及此时CCD探测器的灰度图像，当二维移动架的位置与P₁的距离等于D₁-d₀时，停止移动，并将此时二维移动架的位置记为P₂；

步骤六、沿Y轴正向调整二维移动架，使CCD探测器的光敏像元沿Y轴正向移动一个步长d₀，记录下此时CCD探测器的灰度图像，并记录下当前二维移动架的位置P₂′；

步骤七、判断此时二维移动架的位置P₂′与P₀的Y向距离是否达到D₂-d₀：若是，则执行步骤八；否则，返回执行步骤二；

步骤八、根据已记录的所有位置及各个位置对应的灰度图像，计算获得整个光斑的强度分布。

本发明的积极效果：

本发明的基于二维细分法的微小光斑强度分布测量方法，利用一个光斑测量装置，对能量分布不均匀或者尺寸很小的光斑的强度分布进行直接测量，解决了目前无法对能量分布不均匀或者尺寸很小的光斑进行强度分布测量的问题；本发明的方法简单、可行，测量精度可达微米级。

附图说明

图1为本发明的光斑测量装置的结构示意图；图2是步骤一中CCD探测器的像元与光斑位置示意图；图3是实施方式五中的实施例中光斑分块后的示意图；图4至图11是实施方式五中的实施例中，利用本发明方法对光斑进行扫描时的各状态示意图；图12是CCD探测器探测到的原始光斑图像；图13是获得的重构光斑图像；图14为本发明的基于二维细分法的微小光斑强度分布测量方法的流程图。

具体实施方式