CCD摄像法测量激光远场光斑中图像校正和能量修正算法研究

介绍了CCD摄像法测量激光远场光斑的工作原理。依据CCD摄像机拍摄激光远场光斑的倾斜角度,在处理算法中利用透视投影原理,将采集光斑的畸变图像进行了校正;针对CCD摄像法摄取的漫反射激光光斑图像,构建了朗伯漫反射模型,利用朗伯修正算法将漫反射激光光斑的能量密度修正到直射激光光斑的能量密度,推导出了具体的修正计算公式。通过实际应用,验证了该算法在激光远场光斑测量中的有效性。     

CCD摄像法采集激光光斑图像方法研究

为了测量大尺寸激光光斑图像,对CCD摄像法采集漫反射的激光光斑图像方法进行了研究。采用CCD摄像机捕获经漫反板反射的激光光斑图像,光斑图像进行去背景处理后,根据系统噪声特性对光斑图像进行提取,再利用透视投影原理对畸变的光斑图像进行了校正,最后根据人眼对彩色图像敏感的特性,利用灰度级一彩色变换法对光斑图像进行了伪彩色处理。结果表明,CCD漫反射法能够准确地测量大尺寸激光光斑图像。     

激光光斑有效面积的准确测定

 从激光光斑有效面积的定义出发，采用CCD图像摄取技术，设计了一套激光光斑有效面积测量装置。在4种不同激光光斑能量分布和不同能量密度的情况下，用有效面积测量仪分别进行了实际测试验证。结果表明，该测量装置可以对任何能量非均匀分布的激光光斑的有效面积进行准确测试，有助于提高光学元件激光损伤阈值的测量精度。     

高功率脉冲激光的远场能量密度分布测试方法研究

在分析现有的激光远场能量密度分布测试方法的基础上提出了一种新的测试方法.采用激光束照射漫反射靶,CCD相机对靶上激光光斑成像并在靶面上布置能量计探头以获取能量抽样绝对值的方法进行激光束远场大气传输后空域分布测试.从基本组成、测试原理、试验结果等方面对新测试方法进行了分析研究,并通过采用532nm脉冲激光照射1Km外的漫反射靶的实验对新测试方法进行了可行性验证,获得了远场激光光斑的图像和能量抽样值.     

高功率脉冲激光的远场能量密度分布测试方法研究

在分析现有的激光远场能量密度分布测试方法的基础上提出了一种新的测试方法.采用激光束照射漫反射靶,CCD相机对靶上激光光斑成像并在靶面上布置能量计探头以获取能量抽样绝对值的方法进行激光束远场大气传输后空域分布测试.从基本组成、测试原理、试验结果等方面对新测试方法进行了分析研究,并通过采用532nm脉冲激光照射1Km外的漫反射靶的实验对新测试方法进行了可行性验证,获得了远场激光光斑的图像和能量抽样值.     

脉冲激光诱导光纤损伤的测试方法

 针对传能光纤的高峰值功率激光损伤过程，研究了光纤损伤测试方法。实验装置搭建中增加了定位孔，有利于激光注入光纤对准；分别采用刀口法和CCD法对入射光束不同截面处光斑大小进行了测量，两种方法的测量结果基本一致。参考GJB1487-92激光光学元件测试方法和ISO11245光学表面的激光诱导损伤阈值测试方法，采用N-ON-1损伤测试和有效光斑面积计算方法对芯径为400 μm的石英包层阶跃折射率石英光纤进行了损伤阈值测试。实验发现：光纤损伤部位全部为入射端面，利用200倍显微镜观察光纤端面，出现明显永久性损伤点。最后采用统计学原理和线性拟合等方法得出测试光纤的端面零概率损伤阈值为3.85 GW/cm²。     

正交狭缝扫描式激光光束质量测量方法研究

传统激光光束质量测量方法在CCD相机靶面前激光光路上加装可调衰减模块,对激光光束进行衰减。但该方法受限于CCD相机像元尺寸限制,难以进行高精度测量。为此该文提出了一种滚轮狭缝式激光光束质量评价方法,在测量时采用狭缝滚轮上的扫描狭缝直接扫描被测激光光束,使用InGaAs探测器配合聚焦透镜进行测量。经过与电机同轴的高精度增量式编码器确保采集位置与采集数据同步,扫描频率根据被测激光脉冲频率和光斑的直径范围可进行调整,该方法对光斑空间采样分辨率优于1 μm。实验结果表明,采用该方法测得的激光M2因子数值与被测激光器提供数值一致,测量不确定度小于10%。     

非共面腔激光陀螺复杂象散研究及其光阑设计

基于包括子午和弧矢方向完整的4×4旁轴光线传输矩阵,建立了非共面谐振腔激光陀螺整体环绕传输矩阵.根据该矩阵,计算q参量矩阵,代入实际参量,分析并仿真计算了某型非共面谐振腔环形激光陀螺的复杂象散,得到了光路上任意位置光斑尺寸,实验采用CCD测量了该型激光陀螺输出光不同位置的光斑尺寸,通过多点测量值双曲线拟合的方法得出束腰...     

光固化成型中紫外光源-光纤耦合研究

CPS(Compact Prototyping System)光固化成型系统中,以紫外灯作为光源,通过光纤传输紫外光到液面,进行扫描成型.光源通过椭球反射镜集光,在焦点处与光纤耦合,提高了光源-光纤的耦合效率,在实际的光源-光纤耦合中,光纤的装配存在着角度误差、离焦误差、离轴误差三种形式,这些误差影响传输光束的传输效率.在光纤的输出端,聚焦透镜将紫外光汇聚,光斑尺寸更小,能量更加集中.CPS成型机中使用的紫外光的能量并不是均匀分布的,光斑的中心能量高,边缘能量低,不同的能量分布影响树脂固化的形貌和质量.     

用面阵CCD模拟测定星光漂移的方案研究

在LAMOST焦面光纤定位系统预研中 ,在焦面板上采用面阵CCD跟踪测量亮星的位置及其漂移 ,以对焦面板进行定位。在实验室条件下 ,用光纤出射光斑代替星光 ,即在光纤一端耦合进光 ,并在另一端用面阵CCD接收光斑 ,以模拟实际中接收星光情况。并利用重心法和图像迭加技术对采集的光斑信号进行处理。结果表明 :用面阵CCD测量星光位置及其漂移具有重复精度高 ,稳定性好的特点 ,且通过图像迭加处理 ,可提高星光信号的信噪比。     

旋转式激光光斑测试仪

 通过旋转系统的设计，成功研制出大单元数的阵列光斑测量仪。本文给出了研制的设计思想，实现方法及实验测量结果。     

扫描环形光斑激光束优化研究

激光束的形状和能量分布限定了激光的应用范围,为满足不同的激光加工需要,必须对激光束进行变换。针对实验室用CO2激光器在热处理方面的应用,提出了激光扫描环形光斑光束优化法。基于温度场叠加原理建立了扫描环形光斑温度场的数学模型,模拟其温度场,可得到其温度分布特性;通过实验研究,分析了聚焦光斑与扫描环形光斑在激光淬火中对材料的热作用效果。结果表明,扫描环形光斑能改善激光热处理硬化层分布。理论和实验研究表明,激光扫描环形光斑技术可以实现激光热处理光束的优化,有一定的应用前景。     

用实验方法分析大气随机信道对激光传输的影响

文章介绍了为分析大气随机信道对激光传输影响而进行的激光远场实验，即光斑测量实验和光强测量实验。根据实验的目的和原理，自行研制了两套实验系统：一套为光斑实时测量和记录系统，另一套为光强实时测量和记录系统。运用以上两套实验系统进行了激光远场实验，记录了大量实验数据。通过对实验数据的处理，绘制了不同天气条件下光斑重心的变化曲线和光强的变化曲线。从实验上论证了大气随机信道对激光远场光斑的影响，并得出了大气对激光传输影响的统计规律。     

红外地球敏感器扫描镜摆角激光动态测试方法

为解决扫描镜摆角实时动态非接触测量问题,基于激光检测技术和CCD探测技术,提出一种红外地球敏感器扫描镜摆角激光动态测试方法,并研制了扫描镜摆角动态测试系统,其可实现扫描镜的摆动频率、零位角、幅值、峰峰值平均等参量的动静态激光非接触测量。介绍了系统的组成和总体结构,着重对扫描镜摆角动态测量理论和大视场、大相对孔径特殊线性扫描光学系统的设计方法进行了分析与探讨,通过建立系统的数学模型,解决了测量数据误差修正与图形处理问题。对测量系统的精度进行了验证,结果表明系统的摆角测量范围为0~±12°,分辨力为0.01°,动静态测量精度优于±0.04°。     

激光扫描在工件表面检测中的应用方法

为了获取磨削工件表面特征信息，提出一种基于激光扫描的磨削工件表面检测方法。利用机械臂带动激光传感器扫描放置在激光测量平面中的磨削工件，从而获得工件在激光测量平面中的三维坐标信息，通过相邻2个扫描点之间的高度变化求出工件边界点的三维坐标信息，结合x轴和y轴坐标的极值点利用最小二乘法拟合出工件边界在激光测量平面中的解析式，进一步求出附着在工件上的坐标系相对于激光测量坐标系的位姿，最后利用工件在激光测量坐标系中的位置矢量信息得出其表面特征信息。实验结果表明，利用该方法对工件表面进行检测，得到工件表面检测误差为0.11 mm，检测平均时间在1 s内，满足工件表面特征检测要求。     

光斑尺寸对光学薄膜元件温升的影响

 实验测量了波长1 064 nm， 10 kHz高重复频率激光辐照下在白宝石、石英玻璃、K9基片上制备的Ta₂O₅/SiO₂高反膜的温度变化，有限元分析的结果与实验结果相一致。用ANSYS程序计算了不同光斑直径、相同功率激光和相同功率密度激光辐照下薄膜元件温升的变化。结果表明：相同功率激光辐照光学薄膜元件时，光斑大小只影响激光辐照点的温升，对基板温升没有影响。基板温升只与激光功率有关，激光功率越大，基板温升越大。相同功率密度激光辐照光学薄膜元件时，光斑越大，激光辐照点温度及基板温度均越高。从激光损伤的热效应考虑，小光斑激光辐照时，光学薄膜的激光损伤阈值较高。     

表面等离子体共振传感器的零角位置自动校准

基于角度扫描的表面等离子体共振(SPR)传感器,装置简单、容易实现、性能稳定,其测量精度由角度测量精度决定。提出了一种基于激光自混合干涉效应的零角位置自动校准方法,主要用于角度扫描的表面等离子体共振传感器零角位置的自动校准。这种方法克服了人眼观察时用自准直法难以判断两光点是否完全重合的缺点,其精度可满足实验要求。     

车载激光测绘系统的标定

介绍了车载激光测绘系统的组成和工作原理。对系统中的激光扫描仪增设了可见光源作为标校参考光,以便有效地确定激光测量中心和扫描方向,并直接测量部分标校参数。根据其特点,设计了基于可见参考光的标校方案。进行了静态标校试验和激光测绘系统动态精度测量试验,试验得到标定误差为0.028 1 m,系统平面定位误差为0.288 m。通过系统精度试验分析,进一步验证了标定方案的正确性和有效性。     

激光谐振腔自动稳定调节的一种方法

本文讨论了激光谐振腔的稳定调节系统.对失调的激光谐振腔的输出光斑进行图象处理,检测出光斑的内外圆环的边缘,然后用曲线拟合的方法得到内外圆环的几何中心坐标,计算出光斑的能量偏移和位置偏移.运用几何光学和衍射光学的有关知识,推导出激光谐振腔镜的倾斜角和光斑偏移量的关系,利用这个关系来实时调节谐振腔,使谐振腔准直.我们做了大量的实验证明这种方法是切实可行的.