YNAO OpenIR  > 丽江天文观测站(南方基地)
一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法
许良; 常亮; 王晓丽; 张居甲; 丁永超; 王咸奇
2017-10-13
专利权人中国科学院云南天文台
公开日期2017-12-26
授权国家中国
专利类型发明
摘要本发明公开了一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,包括准直系统、光阑、透镜、光纤、变形镜、摆镜、探测器和计算分析系统。利用变形镜随机改变激光能量分布,同时利用摆镜系统稳定像斑位置。本装置提高了激光及其他光源输出能量分布均匀性,具有光损耗小和能量分布均匀度高的特点。
分类号G02B27/09 ; G02B27/48
主权项1.一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在于,包括: 光源(1),用于产生待测光束; 显微物镜(2)和透镜(3)用于将入射光源完成扩束; 变形镜(4)在单幅图像曝光时间内以较高频率随机变形,均匀出射光能量分布; 透镜(5)将平行光聚焦; 分束镜(6)、摆镜(7)和探测器(8)组成摆镜系统,探测器(8)连续曝光,计算分析系统计 算出每幅图像质心位置,同时控制摆镜(7)摆动以保证光斑质心锁定于指定像素; 光阑(9)和透镜(10)配合形成满足光纤入射焦比的光; 光纤(11)在长距离保持低光能损耗; 透镜(12)将光纤(11)出射光转化为平行光。 2.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在 于,光源(1)可以是激光,同时也可采用空心阴极灯、卤素灯、星光和其他光源。 3.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在 于,所述准直系统包括显微物镜(2)和透镜(3),同时实现扩束作用。 4.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在 于,所述变形镜(4)在单幅图像曝光时间内做多次随机变动,用于光斑能量分布的均匀化。 5.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在 于,探测器(8)图像采集频率高于变形镜变形频率,通过分析连续采集图像像斑质心位置为 摆镜(7)的摆动提供负反馈,用于稳定像斑质心位置。 6.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在 于,摆镜(7)反射光束为均匀能量分布后的输出光斑。 7.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在 于,当光路中存在光纤时,所述光阑(9)和透镜(10)根据光纤入射焦比调节入射光。 8.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在 于,所述透镜(12)将光纤输出光束重新平行化。 9.一种如权利要求1-8任何一项所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方 法,其特征在于不论光路中是否存在光纤,均能提高输出光束能量分布均匀性。 所述无光纤光路图1(a)提高输出光斑能量分布性按照以下步骤进行: 步骤1,光源1开启后,出射光经过显微物镜2和透镜3准直扩束。 步骤2,光束到达变形镜4。在单幅图像曝光时间内,变形镜4做多次随机变形,均匀光斑 能量分布。 步骤3,光束进一步经过透镜5和分束镜6部分反射到探测器8连续曝光,探测器8采集频 率高于变形镜变形频率。经过分析探测器8采集到的图像后控制摆镜7,稳定像斑位置,随后 输出。 所述有光纤光路图1(b)提高输出能量分布性按照以下步骤进行: 步骤1,光源1开启后,出射光经过显微物镜2和透镜3扩束后,再经由光阑9和透镜10形 成一定入射焦比耦合进入光纤11。 步骤2,光束从光纤出射后,经透镜12准直到达变形镜4。在单幅图像曝光时间内,变形 镜4做多次随机变形,均匀光斑能量分布。 步骤3,光束进一步经过透镜5和分束镜6部分反射到探测器8连续曝光,探测器8采集频 率高于变形镜变形频率。经过分析探测器8采集到的图像后控制摆镜7,稳定像斑位置,随后 输出。 10.根据权利要求1所述的提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在于, 为摆镜提供负反馈图像质心计算方法为灰度加权质心算法: x 0 = Σ i = 1 m Σ j = 1 n x i , j · ( I ′ ( x i , y j ) ) 2 Σ i = 1 m Σ j = 1 n ( I ′ ( x i , y j ) ) 2 y 0 = Σ i = 1 m Σ j = 1 n y i , j · ( I ′ ( x i , y j ) ) 2 Σ i = 1 m Σ j = 1 n ( I ′ ( x i , y j ) ) 2 其中I′(xi,yj)∈I(xi,yj)|I(xi,yj)>T,i,j为图像的方向,m和n分别为i,j方向像素的 数量,I(xi,yj)为像素点(xi,yj)的灰度值。T为背景噪声强度,通过对图像边缘累加再取平 均值来作为T值。
专利号ZL201710951229.7
语种中文
申请号CN201710951229.7
公开(公告)号CN107515471A
文献类型专利
条目标识符http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/12065
专题丽江天文观测站(南方基地)
作者单位中国科学院云南天文台,云南省昆明市官渡区羊方旺396号
推荐引用方式
GB/T 7714
许良,常亮,王晓丽,等. 一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法. ZL201710951229.7[P]. 2017-10-13.
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CN107515471A-一种提高激光输(658KB)专利 开放获取CC BY-NC-SA请求全文
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