高精度激光光束質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著激光技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展，如何有效的檢測(cè)和評(píng)價(jià)激光光束質(zhì)量成為了激光技術(shù)研究的一個(gè)關(guān)鍵問題。從衍射極限因子M2因子在上世紀(jì)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(zhì)量的方法了，如何能夠快速有效的測(cè)量M2因子也成為了一個(gè)人們研究的熱點(diǎn)。
　　本文基于CMOS相機(jī)設(shè)計(jì)并完成了一套高精度激光光束質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先通過圖像處理法獲取光束偏轉(zhuǎn)角度，再自動(dòng)由電動(dòng)微調(diào)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(diào)整，實(shí)現(xiàn)光束垂直入射相機(jī)光敏面的目的，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)M2因子的自動(dòng)測(cè)量。論文的主要研究成果如下：
　　1．研究了現(xiàn)有激光光束質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，圍繞激光光束 M2因子測(cè)量制定了激光光束質(zhì)量測(cè)量的總體方案。基于重心法和二階矩法設(shè)計(jì)了計(jì)算激光光斑中心與尺寸的圖像處理方法。根據(jù)光束質(zhì)量測(cè)量中光路調(diào)整的要求，設(shè)計(jì)了基于圖像處理的光路高精度調(diào)整方法。
　　2．設(shè)計(jì)并完成了激光光束質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)的軟硬件。其中軟件包括系統(tǒng)設(shè)置、步

3、進(jìn)電機(jī)控制、圖像預(yù)處理和參數(shù)計(jì)算等模塊，硬件包括系統(tǒng)光路、單片機(jī)控制、圖像采集、精密電動(dòng)微調(diào)及其驅(qū)動(dòng)和定位等模塊，并進(jìn)行了軟硬件聯(lián)合調(diào)試。
　　3．對(duì)所研制的激光光束質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)測(cè)試。結(jié)果表明：(1)本系統(tǒng)可以高效率的完成光路調(diào)整，調(diào)整后的光束偏移角度不超過設(shè)定偏轉(zhuǎn)閾值0.05°；(2)不同焦距透鏡對(duì)光束質(zhì)量測(cè)量影響較??；(3)選取不同波長進(jìn)行測(cè)量對(duì)比時(shí)，本系統(tǒng)光束質(zhì)量測(cè)量結(jié)果與商用系統(tǒng)基本一致，但重復(fù)精度更高，并