一种阵列式透镜焦距一致性测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种阵列式透镜焦距一致性测量装置，所述测量装置包括固定架、点光源、圆形达曼光栅、会聚透镜和电荷耦合元件，所述点光源位于阵列式透镜的一侧，所述圆形达曼光栅、会聚透镜和电荷耦合元件位于阵列式透镜的另一侧，所述点光源发出光依次经过阵列式透镜、圆形达曼光栅和会聚透镜，并且聚焦在电荷耦合元件上，本实用新型专利技术采用待测阵列式透镜跟标准阵列式透镜的比对测量，利用一阶圆环达曼光栅对准直光束的高度敏感性，通过直接测量电荷耦合元件上的2个衍射环间距，即可计算出阵列式透镜焦距的一致性结果，结构简单、体积小巧、成本低廉、计算简便、结果准确度高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及焦距测量装置
，具体而言，涉及一种阵列式透镜焦距一致性测量装置。
技术介绍
在大型高功率固体激光系统中，空间滤波器透镜模块是由4×1方式排列的相同焦距的聚焦透镜组成的，该阵列式模块排列为高度方向上4束，水平方向1束，整体作为在线可替换单元。空间滤波器主要功能是用于系统光束控制，如滤波、扩束、控制光束传输方向、以及为光束注入和测量取样提供位置等。根据高功率激光装置的总体设计，其多程放大和4×2的阵列化组合结构对光学元件一致性要求非常高，对空间滤波器透镜焦距的一致性提出了很高的要求，要求同一类透镜焦距偏差小于±0.5％。涉及使用到的空间滤波器透镜焦距可长达30余米，对这些阵列式长焦透镜焦距一致性的测量，将直接关系到激光系统的安装、空间滤波效果以及焦斑位置，是激光装置输出性能的保证。目前工程中一般采用绝对焦距测量方法来代替一致性的测量，这种方式在测量长焦透镜时成本高，操作相对复杂。比如在用的焦距绝对检测方法有泰伯-莫尔法和组合透镜法。泰伯-莫尔法对环境要求较高，环境变化对焦距测量结果影响明显，不适用用于实际作业环境中；而组合
透镜法需要相应口径的干涉仪和光栅尺，无法用于阵列式透镜的焦距检测。这两种方法用直接测量焦距值的方式来表征不同透镜之间的焦距一致性，付出了不必要的代价，不适合阵列式焦距一致性的现场测量。针对空间滤波器阵列式透镜焦距一致性的高精度要求，目前尚没有具备满足所需焦距长度、多口径检测、复杂检测环境的快速检测方法。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本技术提供一种阵列式透镜焦距一致性测量装置，本技术中的阵列式透镜焦距一致性测量装置利用标准阵列式透镜搭建固定检测光路，标定出该装置中标准阵列式透镜离焦量跟接收器上焦点之间的比例关系。测量过程中，将标准阵列式透镜更换成待测阵列式透镜后测量焦点相对变化量来测得同一类待测阵列式透镜的焦距一致性。焦点变化量的测量是在每一个光路中增加达曼光栅，一阶圆环达曼光栅对准直光束具有高度敏感性，并且达曼光栅体积小巧、成本低廉、对环境波动不敏感，有利于实现阵列式透镜焦距一致性的快速测定。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种阵列式透镜焦距一致性测量装置，所述测量装置包括固定架、点光源、圆形达曼光栅、会聚透镜和电荷耦合元件，所述点光源位于阵列式透镜的一侧，所述圆形达曼光栅、会聚透镜和电荷耦合元件位于阵列式透镜的另一侧，所述点光源发出的光依次经过阵列式透镜、圆形达
曼光栅和会聚透镜，并且聚焦在电荷耦合元件上，所述点光源、圆形达曼光栅、会聚透镜和电荷耦合元件分别固定在固定架上。进一步，所述圆形达曼光栅采用一阶圆形达曼光栅。进一步，所述圆形达曼光栅的通光口径大于50mm。进一步，所述会聚透镜的透射波前小于0.1λ，其中λ＝632.8nm。进一步，所述测量装置还包括固定卡槽。另，本技术还提供一种如上所述的测量装置测定阵列式透镜焦距的方法，包括以下步骤：(1)选取标准阵列式透镜，调整标准阵列式透镜的位置，使电荷耦合元件上的衍射环为1个，测量点光源跟标准阵列式透镜之间的距离zi；(2)在光轴方向上移动标准阵列式透镜，使电荷耦合元件上呈现2个衍射环，测出标准阵列式透镜的移动量Δf和电荷耦合元件上2个衍射环的间距Δd；(3)重复步骤(2)，得到至少2组Δf和Δd，按照公式Δf＝bi*Δd+Ci进行曲线拟合，其中bi和Ci为实数，得到bi和Ci的值；(4)将待测的阵列式透镜放在固定位置，在电荷耦合元件上读取2个衍射环的间距Δdi，根据步骤(3)所述的公式计算得到Δfi，从而得到待测阵列式透镜的焦距偏差Δfi/zi。本技术的基本原理：本技术中使用待测阵列式透镜跟标准阵列式透镜比对测量方
法，比对的结果使用一阶圆形达曼光栅传递到电荷耦合元件上。当待测阵列式透镜焦距跟标准阵列式透镜一致时，入射到达曼光栅上的是理想准直光，接收器上的两个衍射环几乎重合在一起；当待测阵列式透镜焦距跟标准阵列式透镜焦距有差别时，入射到达曼光栅上的不是理想准直光，接收器上将出现两个衍射环，且两个衍射环之间的间距随着待测阵列式透镜焦距偏差的增大而增大。本技术中点光源到待测阵列式透镜的距离由标准阵列式透镜固定为z，移动标准阵列式透镜产生不同离焦量得到对应的衍射环间距，可标定出该装置离焦量跟衍射环间距之间的比例关系。本技术的有益效果如下：1、本技术利用待测阵列式透镜跟标准阵列式透镜之间的比对测量，直观快速给出焦距的一致性指标，满足工程使用要求；2、本技术利用一阶圆环达曼光栅对准直光束的高度敏感性，结合会聚透镜和电荷耦合元件，通过直接测量电荷耦合元件上的2个衍射环间距，即可计算出阵列式透镜的焦距，结构简单、体积小巧、成本低廉、计算简便、结果准确度高；3、本技术利用多组相同的测量装置可一次得到阵列式透镜中所有透镜的焦距结果，快速便捷，不受焦距长度的限制。附图说明图1为本技术的整体结构示意图；图2为本技术实施例一拟合曲线图。图中：1—阵列式透镜，21—固定架，22—固定架，3—点光源，4—圆形达曼光栅，5—会聚透镜，6—电荷耦合元件，7—固定卡槽，8—光束。具体实施方式为了使本领域的人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合本技术的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。实施例一：如图1所示，一种阵列式透镜焦距一致性测量装置，所述测量装置包括固定架21、固定架22、点光源3、圆形达曼光栅4、会聚透镜5、电荷耦合元件6(CCD)和固定卡槽7，每一组点光源3、圆形达曼光栅4和会聚透镜5均为同光轴设置，阵列式透镜1为4×1模块，其中点光源3为4路，并且依次固定在固定架21上，所述点光源3位于阵列式透镜1的一侧，固定卡槽7位于阵列式透镜1的下方，用于快速固定阵列式透镜1，该固定卡槽7跟点光源3之间的距离通过激光测距仪测得，并固定为标准阵列式透镜1的焦距值。所述圆形达曼光栅4、会聚透镜5和电荷耦合元件6位于阵列式透镜1的另一侧，所述点光源3发出的光束8依次经过阵列式透镜1、圆形达曼光栅4和会聚透镜5，并且聚
焦在电荷耦合元件6上。所述点光源3、圆形达曼光栅4、会聚透镜5和电荷耦合元件6分别固定在固定架22上。所述圆形达曼光栅4采用一阶圆形达曼光栅，所述圆形达曼光栅4的通光口径大于50mm，所述会聚透镜5的透射波前小于0.1λ，其中λ＝632.8nm。点光源3发出的球面波经过标准阵列式透镜后成为准直光束，经过圆形达曼光栅4、会聚透镜5后聚焦到CCD6上。移动标准阵列式透镜前后位置产生不同的离焦量，CCD6上会出现双环衍射，可以通过计算得到衍射环间距跟离焦量之间的比例关系。将标准阵列式透镜换成待测阵列式透镜，根据CCD6上的双环间距得到阵列中每个透镜的焦距偏差，以最大偏差作为阵列式透镜焦距一致性的评价指标。一种利用上述的测量装置测定阵列式透镜焦距的方法，包括以下步骤：(1)选取标准阵列式透镜，放入图1中所示位置，调整标准阵列式透镜1的位置，使电荷耦合元件6上的衍射环为1个，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列式透镜焦距一致性测量装置，其特征在于，所述测量装置包括固定架、点光源、圆形达曼光栅、会聚透镜和电荷耦合元件，所述点光源位于阵列式透镜的一侧，所述圆形达曼光栅、会聚透镜和电荷耦合元件位于阵列式透镜的另一侧，所述点光源发出的光依次经过阵列式透镜、圆形达曼光栅和会聚透镜，并且聚焦在电荷耦合元件上，所述点光源、圆形达曼光栅、会聚透镜和电荷耦合元件分别固定在固定架上。

【技术特征摘要】
1.一种阵列式透镜焦距一致性测量装置，其特征在于，所述测量装置包括固定架、点光源、圆形达曼光栅、会聚透镜和电荷耦合元件，所述点光源位于阵列式透镜的一侧，所述圆形达曼光栅、会聚透镜和电荷耦合元件位于阵列式透镜的另一侧，所述点光源发出的光依次经过阵列式透镜、圆形达曼光栅和会聚透镜，并且聚焦在电荷耦合元件上，所述点光源、圆形达曼光栅、会聚透镜和电荷耦合元件分别固定在固定架上。2.根据权利要求1所述的阵列式透...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶海仙，熊召，袁晓东，曹庭分，徐旭，刘长春，陈海平，全旭松，周海，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川;51