[发明专利]一种基于发散光束的倍频晶体特征角度的测量装置和方法

权利要求书

1.一种基于发散光束的倍频晶体特征角度的测量装置，其特征在于，在光路传输方向上依次排列有照明光源（1）、定位基准元件（2）、发散透镜（3或11）、待测晶体（4）、匹配透镜（5）和CCD（6）；其中光学元件均垂直于光轴，其几何中心均在光轴上，定位基准元件（2）正中心硬联结有定位基准（7或8），照明光源（1）发出的平行光束照射定位基准元件（2）后，经过发散透镜（3或11）和待测晶体（4）后通过匹配透镜（5）后成像于CCD（6）；

设发散透镜（3或11）的焦距为f₁，发散透镜（3或11）和匹配透镜（5）之间的距离为L₁，匹配透镜（5）的焦距为f₂，匹配透镜（5）和CCD（6）之间的距离为L₂，照明光源（1）发出的平行光束口径为D，则待测晶体（4）表面入射角的最大采样范围为 ，通过选择发散透镜（3或11）的焦距f₁选择合理的入射角采样范围，CCD（6）上采集到的光斑口径为；

已知CCD（6）的尺寸为a×b，分辨率为m×n，则CCD（6）两个方向上的采样精度分别为、；

以定位基准（7或8）在CCD（6）上成的像为坐标原点，设采集到的图像中灰度值最大的像素点相对于坐标原点的坐标为（x₀，y₀），则计算出待测晶体（4）的特征角度为。

2.如权利要求1所述的基于发散光束光学系统的倍频晶体特征角度的测量装置，其特征在于，定位基准（7或8）和定位基准元件（2）硬联结为一个整体，联结位置在定位基准元件（2）的几何中心。

3.如权利要求1所述的基于发散光束的倍频晶体特征角度的测量装置，其特征在于，所述待测晶体（4）的初始基准位置为垂直于光轴。

4.如权利要求1所述的基于发散光束的倍频晶体特征角度的测量装置，其特征在于，发散透镜（3或11）对照明光源（1）发出的入射平行光进行发散，从而改变入射光与待测晶体（4）的夹角；发散后光束在空间上的不同位置表征了待测晶体（4）表面的不同入射角。

5.根据权利要求1所述的基于发散光束的倍频晶体特征角度的测量装置，其特征在于：合理排布各个光学元件之间的距离，使得照明光源（1）的物面（9）经过测量装置后的像面（10）在CCD（6）位置。

6.一种基于发散光束的倍频晶体特征角度的测量方法，其特征在于，在光路传输方向上依次排列照明光源（1）、定位基准元件（2）、发散透镜（3或11）、待测晶体（4）、匹配透镜（5）和CCD（6），其中光学元件均垂直于光轴，其几何中心均在光轴上；在定位基准元件（2）正中心硬联结定位基准（7或8），使得照明光源（1）发出的平行光束照射定位基准元件（2）后，经过发散透镜（3或11）和待测晶体（4）后通过匹配透镜（5）后成像于CCD（6）；合理排布各个光学元件之间的距离，使得照明光源（1）的物面（9）经过光学系统后的像面（10）在CCD（6）位置；记录CCD（6）采集图像中的灰度值最大点的位置坐标，并反推使倍频效率最大时对应的倍频晶体偏离准直位的夹角，从而得到倍频晶体的特征角度；

设发散透镜（3或11）的焦距为f₁，发散透镜（3或11）和匹配透镜（5）之间的距离为L₁，匹配透镜（5）的焦距为f₂，匹配透镜（5）和CCD（6）之间的距离为L₂，照明光源（1）发出的平行光束口径为D，则待测晶体（4）表面入射角的最大采样范围为 ，通过选择发散透镜（3或11）的焦距f₁选择合理的入射角采样范围，CCD（6）上采集到的光斑口径为；

已知CCD（6）的尺寸为a×b，分辨率为m×n，则CCD（6）两个方向上的采样精度分别为、；

以定位基准（7或8）在CCD（6）上成的像为坐标原点，设采集到的图像中灰度值最大的像素点相对于坐标原点的坐标为（x₀，y₀），则计算出待测晶体（4）的特征角度为。