[发明专利]一种高功率激光装置的光路自动准直方法

说明书

本发明涉及一种高功率激光装置的光路自动准直方法，属于激光技术领域，本发明采用近场CCD获得原始近场图像，然后将获得的原始近场图像通过快速傅里叶变换得到含有远场信息的二维功率谱密度图像，将二维功率谱密度图像进行图像处理，得到二维功率谱密度图像的椭圆度参数，判断二维功率谱密度图像的正圆率ρ是否在1的ε邻域内，通过近场闭环控制和远场闭环控制分别调整近场和远场的电动镜架，直至所述二维功率谱密度图像的正圆率ρ在1的ε邻域内，从而完成光路的自动准直，本发明仅用一个CCD就能完成光路的自动准直，极大的简化了光路自动准直系统的设计，对于大规模高功率激光装置而言有着十分可观的经济价值。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体地说涉及一种高功率激光装置的光路自动准直方法。

背景技术

大型高功率激光装置包含系列激光放大器和大量的光学元件及组件，光程长，环节多。系统的高效运行要求配置相应的光路自动准直系统，以快速纠正由于温度变化、地基及支撑架的微振动、反射镜机械结构蠕变、气流及其它随机因素造成光束的偏离，提高工作效率。所谓光路准直，就是在光学系统光路已建立并提供准直基准后，对光路光轴进行的精密调节，实现偏移光束与基准光束的重合。因此，光路自动准直系统是一个闭环控制系统，其包含准直光源、近远场基准、光束探测装置及调整执行机构等多部分环节。

目前的光路自动准直大多基于近场、远场分别进行光斑空域的识别计算实现光路自动准直，这类方法需要两个CCD相机分别监视近场和远场光路图像，对于大规模高功率激光装置而言，CCD相机的成本十分昂贵，因此，发明一种仅用一个CCD相机就能高效完成光路的自动准直的系统，对于大规模高功率激光装置而言有着十分可观的经济价值。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种高功率激光装置的光路自动准直方法，该系统可实现单路仅用一个CCD相机就能高效完成光路的自动准直，极大的简化了光路自动准直系统的设计。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种高功率激光装置的光路自动准直方法，包括如下步骤：

S1：采用近场CCD获得原始近场图像；

S2：将获得的原始近场图像通过快速傅里叶变换得到含有远场信息的二维功率谱密度图像；

S3：将所述二维功率谱密度图像进行图像处理，然后采用最小二乘法配合椭圆公式拟合频域图像，得到所述二维功率谱密度图像的椭圆度参数，所述椭圆度参数包括拟合椭圆的中心坐标、椭圆拟合长轴L、椭圆拟合短轴S、椭圆拟合正圆率ρ＝L/S；

S4：判断所述二维功率谱密度图像的正圆率ρ是否在1的ε邻域内，即趋近于正圆，若否，则转入S5；若是，则准直完成；

S5：通过近场闭环控制和远场闭环控制分别调整近场和远场的电动镜架；

S6：重复S1-S5，直至所述二维功率谱密度图像的正圆率ρ在1的ε邻域内，从而完成光路的自动准直。

进一步，所述S2之前还包括将原始近场图像格式转换、图形等边裁剪和去除饱和点。

进一步，所述S2中，预处理之后的原始近场图像通过离散二维傅里叶变换得到频域二维功率谱密度图像，并将低频直流分量搬移到图像中央，对频域二维功率谱密度图像做自适应二值化算法得到二值化后的功率谱密度图像。

进一步，S3中图像处理包括对二值化后的功率谱密度图像做腐蚀、膨胀形态处理，通过CANNY算法提取频域图像的边沿。

进一步，所述S5中，所述远场闭环控制的控制方法为：控制远场电动镜架做空域二维搜索运动，电动镜架每调整一次，执行一次S1-S4，至二维功率谱密度图像的正圆率ρ在1的ε邻域内，从而完成远场准直。