專利名稱：一種基于光場均勻性傳遞的平行光場強度均勻性的認(rèn)定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于光場均勻性傳遞的平行光場強度均勻性的認(rèn)定系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
平行光場是光學(xué)系統(tǒng)中最基本的一種光場，其強度均勻性(用調(diào)制度和對比度表 示)是一項重要指標(biāo)，尤其對強激光系統(tǒng)，由于工作在大能量狀態(tài)，光場在系統(tǒng)中傳輸時， 若出現(xiàn)調(diào)制，局部光場強度增大，將導(dǎo)致光學(xué)元件損傷，引起系統(tǒng)破壞或工作失效，因此精 確測量平行光場的強度均勻性、進(jìn)而對其造成的影響進(jìn)行評估和預(yù)防是高功率激光系統(tǒng)必 須要解決的問題。 —般而言，對光場強度進(jìn)行測量需要采用光電傳感器，例如CCD等，但是CCD等器 件由于其芯片固有特性及驅(qū)動電子學(xué)的噪聲影響而存在各像元響應(yīng)的不一致性及動態(tài)范 圍內(nèi)響應(yīng)的非線性，表現(xiàn)為面響應(yīng)的非均勻性，顯然對高精度光場強度測量而言，測量器件 的面響應(yīng)非均勻性影響強度測量結(jié)果，需要予以解決。對于該問題的解決，目前還沒有更好 的方法。

實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決背景技術(shù)中所述的平行光場中的面響應(yīng)的非均勻性導(dǎo)致光 場均勻性差、不穩(wěn)定的問題，提供了一種基于光場均勻性傳遞的平行光場強度均勻性的認(rèn) 定系統(tǒng)。 本實用新型的技術(shù)解決方案是本實用新型是一種基于光場均勻性傳遞的平行 光場強度均勻性的認(rèn)定系統(tǒng)，其特殊之處在于該系統(tǒng)包括校準(zhǔn)CCD裝置和平行光場強度 均勻性的認(rèn)定裝置，校準(zhǔn)CCD裝置包括積分球、光源輸入積分球進(jìn)行標(biāo)定的光源和功率計， CCD與積分球連接，功率計探頭接在和CCD接口對稱的位置，平行光場強度均勻性的認(rèn)定裝 置包括用于CCD旋轉(zhuǎn)及平移的機構(gòu)和待測平行光場的激光系統(tǒng)，CCD設(shè)置在CCD旋轉(zhuǎn)及平 移的機構(gòu)上，CCD置于待測平行光場中。 上述CCD與積分球連接時，CCD的敏感面和積分球內(nèi)表面平齊。 上述光源為CCD工作波長的準(zhǔn)直激光器。 上述積分球的內(nèi)表面球面積與接CCD的出口的面積之比大于100倍。 本實用新型采用積分球?qū)⒕鶆驈姸葮?biāo)準(zhǔn)傳遞至CCD，解決了均勻強度基準(zhǔn)問題。

圖1是本實用新型校準(zhǔn)CCD裝置的示意圖； 圖2是本實用新型平行光場強度均勻性的認(rèn)定裝置的示意圖。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型的校準(zhǔn)CCD裝置采用大口徑積分球1和功率計2對科學(xué)級低
噪聲(均方根噪聲小于5個電子)CCD器件3進(jìn)行校準(zhǔn)，其校準(zhǔn)步驟如下 1. 1)校準(zhǔn)時CCD器件3的靶面(CCD器件3的敏感面)與積分球1的內(nèi)表面平齊
(為此，需要去掉CCD器件3的外殼)，該積分球1的內(nèi)表面球面積與其出口 (接CCD)面積
之比大于100倍以上，以保證積分球1出口光強度的均勻性；標(biāo)定環(huán)境為暗室； 1. 2)將均勻強度標(biāo)準(zhǔn)源(采用CCD器件3的工作波長的準(zhǔn)直激光，即入射激光器)
傳遞至CCD器件3，并采用接口在積分球1上、位置與CCD器件3對稱的功率計2對CCD器
件3的線形動態(tài)范圍進(jìn)行標(biāo)定； 1.3)利用功率計2在CCD器件3的線性動態(tài)范圍內(nèi)采集一系列的圖像和光功率 值；以整幅圖像灰度的均值5為縱坐標(biāo)、光功率值為橫坐標(biāo)，繪出功率_灰度曲線，選取CCD 響應(yīng)線性度好的區(qū)間圖像作為進(jìn)一步處理圖像； 1.4)CCD圖像異常點剔除繪出第3)步結(jié)果圖像的灰度直方圖(近似為正態(tài)分 布)，并求解標(biāo)準(zhǔn)差。，將像元灰度值> 圖像均值灰度+5 。或像元灰度值< 圖像均值_5 o 的像元作為像元的異常點，異常點灰度采用圖像均值灰度替代； 1. 5)圖像劃分將第4)步結(jié)果圖像采用像元合并的方式劃分為不同的圖像區(qū)域， 例如若CCD分辨率為1KX 1K，采用10X 10的圖像合并則可將圖像劃分為100 X 100區(qū)域； 1. 6)獲得強度"標(biāo)準(zhǔn)塊"1. 6)獲得強度標(biāo)準(zhǔn)塊求解出步驟1. 4)所得的每一個
圖像區(qū)域的灰度均值!17，根據(jù)精度需要設(shè)定*示7佳±央的強度誤差=:^^><%，測試精度
要求高，則強度誤差設(shè)置小，反之則反，例如當(dāng)引起的強度誤差小于1%時可以認(rèn)為 該圖像區(qū)域為"標(biāo)準(zhǔn)塊"，強度"標(biāo)準(zhǔn)塊"是進(jìn)行平行光場均勻性測量的基準(zhǔn)。 該附圖中的標(biāo)記7代表輸入激光。 參見圖2，本實用新型采用平行光場強度均勻性的認(rèn)定裝置進(jìn)行平行光場均勻性 認(rèn)定該平行光場強度均勻性的認(rèn)定裝置包括用于CCD旋轉(zhuǎn)及平移的機構(gòu)4、5和待檢測的 平行光場的激光系統(tǒng)6，檢測時將CCD器件3置于待檢測的平行光場6中，其中CCD旋轉(zhuǎn)及 平移的機構(gòu)4、 5 ，可采用現(xiàn)有的可控制物件旋轉(zhuǎn)及平移的機構(gòu)。 平行光場強度均勻性認(rèn)定步驟如下 2. 1)將經(jīng)過校準(zhǔn)的CCD器件置于平行光場中，CCD器件可以沿光路方向進(jìn)行上下、 左右的平移，同時CCD器件可以饒其靶面的法線旋轉(zhuǎn)； 2. 2)對光場中選定區(qū)域進(jìn)行均勻性測量在旋轉(zhuǎn)CCD的不同旋轉(zhuǎn)角度下進(jìn)行多次 均勻性測試，獲取"標(biāo)準(zhǔn)塊"的多組數(shù)據(jù)(其目的是使"標(biāo)準(zhǔn)塊"跑遍被測區(qū)域)；對以上數(shù) 據(jù)進(jìn)行判讀，若"標(biāo)準(zhǔn)塊"的灰度值在設(shè)定的強度誤差范圍內(nèi)(步驟1. 6)，則認(rèn)為光場該區(qū) 域是均勻的； 2.3)將CCD平移其靶面大小的一半距離，選定新的光場區(qū)域，重復(fù)步驟2.2)進(jìn)行 均勻性認(rèn)定； 2. 4)重復(fù)步驟2. 3)使CCD靶面跑遍光場中的所有區(qū)域，進(jìn)行整個光場的均勻性認(rèn)
權(quán)利要求一種基于光場均勻性傳遞的平行光場強度均勻性的認(rèn)定系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括校準(zhǔn)CCD裝置和平行光場強度均勻性的認(rèn)定裝置，所述校準(zhǔn)CCD裝置包括積分球、光源輸入積分球進(jìn)行標(biāo)定的光源和功率計，所述CCD與積分球連接，所述功率計探頭接在和CCD接口對稱的位置，所述平行光場強度均勻性的認(rèn)定裝置包括用于CCD旋轉(zhuǎn)及平移的機構(gòu)和待測平行光場的激光系統(tǒng)，所述CCD設(shè)置在CCD旋轉(zhuǎn)及平移的機構(gòu)上，所述CCD置于待測平行光場中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光場均勻性傳遞的平行光場強度均勻性的認(rèn)定系統(tǒng)，其 特征在于所述CCD與積分球連接時，CCD的敏感面和積分球內(nèi)表面平齊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光場均勻性傳遞的平行光場強度均勻性的認(rèn)定系統(tǒng)，其 特征在于所述光源為CCD工作波長的準(zhǔn)直激光器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于光場均勻性傳遞的平行光場強度均勻性的認(rèn)定 系統(tǒng)，其特征在于所述積分球的內(nèi)表面球面積與接CCD的出口的面積之比大于100倍。
專利摘要本實用新型涉及一種基于光場均勻性傳遞的平行光場強度均勻性的認(rèn)定系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括校準(zhǔn)CCD裝置和平行光場強度均勻性的認(rèn)定裝置，所述校準(zhǔn)CCD裝置包括積分球、光源輸入積分球進(jìn)行標(biāo)定的光源和功率計，所述CCD與積分球連接，所述功率計探頭接在和CCD接口對稱的位置，所述平行光場強度均勻性的認(rèn)定裝置包括用于CCD旋轉(zhuǎn)及平移的機構(gòu)和待測平行光場的激光系統(tǒng)，所述CCD設(shè)置在CCD旋轉(zhuǎn)及平移的機構(gòu)上，所述CCD置于待測平行光場中。本實用新型采用積分球?qū)⒕鶆驈姸葮?biāo)準(zhǔn)傳遞至CCD，解決了均勻強度基準(zhǔn)問題。
文檔編號G01J1/42GK201548325SQ20092024486
公開日2010年8月11日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者劉力, 李東堅, 田新鋒, 達(dá)爭尚 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所