[发明专利]基于透射型液晶空间光调制器的激光光束M2因子测量方法有效

专利信息
申请号: 201410659717.7 申请日: 2014-11-18
公开(公告)号: CN104406685A 公开(公告)日: 2015-03-11
发明(设计)人: 田劲东;张磊;李东 申请(专利权)人: 深圳大学
主分类号: G01J1/00 分类号: G01J1/00
代理公司: 广州嘉权专利商标事务所有限公司 44205 代理人: 唐致明
地址: 518060 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 基于 透射 液晶 空间 调制器 激光 光束 sup 因子 测量方法
【说明书】:

技术领域

发明属于光学信息处理领域,尤其是涉及一种基于透射型液晶空间光调制器的激光光束M2因子测量方法。

背景技术

激光技术已经广泛应用于科研、工业、医疗、信息和军事等领域,例如激光切割、激光打标、光纤通讯、激光测距、激光全息和激光武器等。在激光的实际应用中,光束质量是衡量激光光束优劣的一项重要指标。

光束质量是从质的方面来评价激光的特性,对激光器的设计、制造、检测、应用等具有重要作用。目前常用来评价激光光束质量的方法包括:斯特列尔比(Strehl Rate)、环围能量比、原衍射极限倍数因子、M2因子或其倒数K因子(光束传输因子)。不同光束质量的定义对应于不同的应用目的,所反映光束质量的侧重点也不同。所以,光束质量的好坏,应视具体的应用目的做出评价。

激光光束质量的评价是以应用为先导,对于低功率激光器产生的光强连续分布的光束截面,常用M2因子来对激光光束质量进行评价。M2因子,亦称光束传输比、衍射极限倍数因子。国际标准化组织(ISO)制定了激光光束质量的测量标准(ISO 11146:2006),规定了用M2因子表示激光光束质量的概念和激光光束空间参数的测量方法,克服了常用的光束质量评价方法的局限。

评价激光光束质量的M2因子测量的关键是确定激光光束的束宽,亦即确定激光光束沿光轴方向截面的能量分布范围。根据公式定义法直接测量激光光束的束宽和远场发散角从而计算M2因子比较困难,业内通常采用两点法或双曲线拟合法进行测量,但是这两种方法均需采用高质量无像差透镜、步进电机等机械部件进行精确位移控制,而且其测量周期长、装置复杂、成本高,这些因素成为了限制其广泛应用的主要原因。

发明内容

为了解决上述技术问题,本发明的目的是:提供一种快速、准确、装置简单和成本低的,基于透射型液晶空间光调制器的激光光束M2因子测量方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

基于透射型液晶空间光调制器的激光光束M2因子测量方法,包括:

S1、根据液晶空间光调制器的器件参数和透镜相位分布函数,计算生成所需焦距透镜的理想相位灰度图;

S2、搭建光路系统,并调整光路系统中起偏器和检偏器的角度,使液晶空间光调制器处于正确工作状态,然后加载不同焦距透镜的相位灰度图至液晶空间光调制器并采集对应焦距的光斑图像;

S3、计算不同焦距透镜相位灰度图对应光斑图像的光斑半径,并通过曲线拟合计算得到待测激光光束的M2因子。

进一步,所述步骤S1,其包括:

S11、根据液晶空间光调制器的器件参数和透镜相位分布函数,生成所需焦距透镜相位图;

S12、对所需焦距透镜相位图的相位值进行2π模除;

S13、将2π模除后的相位值与0~255这256个灰度值进行线性映射,从而得到所需焦距透镜的理想相位灰度图。

进一步,所述步骤S2中搭建的光路系统包括激光器、光能衰减系统、起偏器、液晶空间光调制器、检偏器和图像采集系统,所述激光器发出的激光光束依次经过光能衰减系统、起偏器、液晶空间光调制器和检偏器后由图像采集系统进行采集,得到激光光束光场分布。

进一步,所述光能衰减系统包括可拆卸固定衰减系数的中性密度滤光片组合和液晶调光衰减器。

进一步,所述液晶空间光调制器的器件参数包括入射波长、分辨率、像元尺寸和相位调制深度。

进一步,所述步骤S3,其包括:

S31、计算不同焦距透镜相位灰度图对应光斑图像沿x轴方向和沿y轴方向的光斑半径;

S32、测量液晶空间光调制器与图像采集系统之间的距离,曲线拟合光斑半径与所加载透镜相位灰度图焦距之间的关系,从而确定拟合系数;

S33、根据计算的光斑半径、确定的拟合参数和测量的距离计算待测激光光束在x轴方向和y轴方向的M2因子。

本发明的有益效果是:基于透射型液晶空间光调制器的激光光束M2因子测量光路系统无需移动任何器件即可准确进行测量,省去了进行精确位移控制的步骤,快速而准确;相比传统方法,装置结构更简单,测量成本更低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

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