【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学工程，更具体地，涉及一种激光系统输出稳定性探测分析装置及方法。
技术介绍
1、在激光空间通信、激光刻蚀、激光微加工等激光系统中，激光系统输出的激光束在激光系统中通过透镜、反射镜等光学器件的变换和传输后，激光束会因为激光系统内光学元件的抖动、位置变化及外部环境振动而使激光束位置偏移、激光束指向偏移，同时激光系统内光束波前变会导致激光束波前畸变，使激光光束质量变差，体现激光系统在激光输出条件下能否持续工作，严重影响激光系统性能指标和激光系统的稳定性，因此，在激光系统中对激光束输出位置、光束指向、光束波前变进行高精度实时探测显得尤为重要。
2、随着激光系统快速向高功率、高精度、高稳定等方面发展，对激光系统中激光束输出精度、稳定性和可靠性要求越来越高。目前，激光束输出位置、光束指向的探测方法采用分光探测，分别对激光束输出位置、激光束指向进行测量，但不能对激光系统中光束波前变进行探测和分析，使激光束输出位置和光束指向测量值中包含了光束波前变的误差，降低了激光束的输出位置和激光束指向的探测精度，且不能筛选出能够反映激光系统稳定工作的指标参数。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种激光系统输出稳定性探测分析装置及方法，同时对激光系统的激光束位置、激光束指向及光束波前变三方面信息进行测量，对激光束位置、激光束指向的测量消除了光束波前变产生的影响，提高了激光束位置、激光束指向的测量精度。
2、为了实现上述目的，按照本专利技术
3、所述光学特性探测单元包括依次成光路连接的分光镜、缩束镜、位置敏感探测器、聚焦透镜阵列以及ccd相机，激光束经所述分光镜分为透射光和反射光，所述透射光经缩束镜缩束后辐照在位置敏感探测器上，所述反射光经透镜阵列聚焦在ccd相机上；
4、所述光学特性分析单元包括处理器及控制器，所述处理器采集所述位置敏感探测器与ccd相机上探测的光束信号并进行数据处理，分析激光系统中的激光束位置和激光束指向偏移量及光束波前变化是否超出要求，所述控制器接收处理器的处理结果，当所述处理器的处理结果超出激光系统的设定要求，控制器向激光系统发送告警信息。
5、进一步地，所述光学特性探测单元还包括设于激光系统与分光镜之间的取样镜，激光系统输出激光束经取样镜分为第一透射光束和第一反射光束。
6、进一步地，所述第一透射光束经分光镜分为第二透射光束和第二反射光束。
7、进一步地，所述第二透射光束经所述缩束镜缩束后辐照在位置敏感探测器上。
8、进一步地，所述第二反射光束经所述透镜阵列聚焦在ccd相机上。
9、按照本专利技术的第二方面，提供一种激光系统输出稳定性探测分析方法，应用所述的一种激光系统输出稳定性探测分析装置实现，包括：
10、s100：激光系统输出激光束经取样镜分为第一反射光束和第一透射光束，第一透射光束经分光镜分为第二透射光束和第二反射光束；
11、s200：第二透射光束经缩束镜缩束后辐照在位置敏感探测器上，第二反射光束经透镜阵列聚焦在ccd相机上，位置敏感探测器和ccd相机将光束的测量数据传输给处理器；
12、s300：处理器处理测量数据得到光路中激光束位置偏移、激光束指向偏移和光束波前变信息，分析激光系统的稳定性情况；
13、s400：当处理器的处理结果超出激光系统的设定要求，控制器向激光系统发送告警信息，操作人员通过控制器控制激光系统的关断或继续运行。
14、进一步地，步骤s200中，缩束镜将第二透射光束进行缩束，缩束后的激光束辐照在位置敏感探测器上，位置敏感探测测量到激光束的位置信息(δxn,δyn)为：
15、δxn＝xn-x0
16、δyn＝yn-y0
17、其中，x0、y0分别为缩束光束的光斑在位置敏感探测器对光束位置的标定位置，xn、yn分别为位置敏感探测器采集到的光斑位置。
18、进一步地，步骤s200中，透镜阵列将第二反射光进行聚焦，ccd相机放置在透镜阵列的焦点位置，ccd相机探测经透镜阵列形成的第二反射光聚焦光斑阵列；
19、所述透镜阵列的激光束指向为：
20、
21、
22、其中，d为透镜阵列子透镜直径，f为透镜阵列的焦距，xij、yij分别为光斑阵列在ccd相机中坐标位置，i、j分别为像素点编号，n为总的像素数量。
23、进一步地，步骤s300中，处理器接收位置敏感探测测量的激光束位置信息和ccd相机探测的第二反射光聚焦光斑阵列信息，处理器对接收的测量数据进行处理，解算得到激光束位置偏移量、激光束指向偏移量和光束波前变化。
24、进一步地，所述激光束位置偏移量为：
25、
26、
27、其中，xij(t0)、yij(t0)分别为相机中光斑阵列的标定位置，xij(t)、yij(t)分别为ccd相机采集的光斑阵列位置。
28、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
29、1.本专利技术的装置，同时对激光系统的激光束位置、激光束指向及光束波前变三方面信息进行测量，对激光束位置、激光束指向的测量消除了光束波前变产生的影响，提高了激光束位置、激光束指向的测量精度。
30、2.本专利技术的装置，具备对激光系统中光束波前变的测量能力，通过测量光学元件在工作过程的实时变化情况，保障激光系统运行的稳定性和可靠性。
31、3.本专利技术的装置，实现对激光系统的输出激光束位置和激光束指向进行高精度探测，并能够对光学元件的形变量进行测量分析，判断激光系统的稳定性和可靠性。
32、4.本专利技术的装置，特别注重缩束镜与位置敏感探测器之间的光学路径设计，缩束镜的位置和角度经过精密调节，以确保缩束光束能够以最佳的入射条件照射到探测器上，缩束镜的光学轴与位置敏感探测器的探测面严格对齐，避免因光束偏移或散射导致的测量误差。
33、5.本专利技术的方法，激光系统输出激光束经取样镜分为第一反射光束和第一透射光束，第一透射光束经分光镜分为第二透射光束和第二反射光束，第二透射光束经缩束镜缩束后辐照在位置敏感探测器上，第二反射光束经透镜阵列聚焦在ccd相机上，位置敏感探测器和ccd相机将光束的测量数据传输给处理器，处理器处理测量数据得到光路中激光束位置偏移、激光束指向偏移和光束波前变信息，分析激光系统的稳定性情况，当处理器的处理结果超出激光系统的设定要求，控制器向激光系统发送告警信息，操作人员通过控制器控制激光系统的关断或继续运行。
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1.一种激光系统输出稳定性探测分析装置，其特征在于，包括成光路连接的光学特性探测单元和光学特性分析单元；其中，
2.根据权利要求1所述的一种激光系统输出稳定性探测分析装置，其特征在于，所述光学特性探测单元还包括设于激光系统(10)与分光镜(20)之间的取样镜(11)，激光系统(10)输出激光束经取样镜(11)分为第一透射光束和第一反射光束。
3.根据权利要求2所述的一种激光系统输出稳定性探测分析装置，其特征在于，所述第一透射光束经分光镜(20)分为第二透射光束和第二反射光束。
4.根据权利要求3所述的一种激光系统输出稳定性探测分析装置，其特征在于，所述第二透射光束经所述缩束镜(21)缩束后辐照在位置敏感探测器(22)上。
5.根据权利要求3所述的一种激光系统输出稳定性探测分析装置，其特征在于，所述第二反射光束经所述透镜阵列(23)聚焦在CCD相机(24)上。
6.一种激光系统输出稳定性探测分析方法，其特征在于，应用如权利要求1-5中任一项所述的一种激光系统输出稳定性探测分析装置实现，包括：
7.根据权利要求6
8.根据权利要求7所述的一种激光系统输出稳定性探测分析方法，其特征在于，步骤S200中，透镜阵列将第二反射光进行聚焦，CCD相机放置在透镜阵列的焦点位置，CCD相机探测经透镜阵列形成的第二反射光聚焦光斑阵列；
9.根据权利要求8所述的一种激光系统输出稳定性探测分析方法，其特征在于，步骤S300中，处理器接收位置敏感探测测量的激光束位置信息和CCD相机探测的第二反射光聚焦光斑阵列信息，处理器对接收的测量数据进行处理，解算得到激光束位置偏移量、激光束指向偏移量和光束波前变化。
10.根据权利要求9所述的一种激光系统输出稳定性探测分析方法，其特征在于，所述激光束位置偏移量为：
...【技术特征摘要】
1.一种激光系统输出稳定性探测分析装置，其特征在于，包括成光路连接的光学特性探测单元和光学特性分析单元；其中，
2.根据权利要求1所述的一种激光系统输出稳定性探测分析装置，其特征在于，所述光学特性探测单元还包括设于激光系统(10)与分光镜(20)之间的取样镜(11)，激光系统(10)输出激光束经取样镜(11)分为第一透射光束和第一反射光束。
3.根据权利要求2所述的一种激光系统输出稳定性探测分析装置，其特征在于，所述第一透射光束经分光镜(20)分为第二透射光束和第二反射光束。
4.根据权利要求3所述的一种激光系统输出稳定性探测分析装置，其特征在于，所述第二透射光束经所述缩束镜(21)缩束后辐照在位置敏感探测器(22)上。
5.根据权利要求3所述的一种激光系统输出稳定性探测分析装置，其特征在于，所述第二反射光束经所述透镜阵列(23)聚焦在ccd相机(24)上。
6.一种激光系统输出稳定性探测分析方法，其特征在于，应用如权利要求1-5...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡阿健，杨昭辉，姜永亮，宋祥，杜征宇，梁顺，
申请(专利权)人：武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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