一种光斑质量测试系统的制作方法

1.本实用新型涉及光学技术领域，特别涉及一种光斑质量测试系统。


背景技术：

2.低功率近红外半导体激光器，由于其波长的激光穿透力强，使介质对其吸收最少，而且光斑直径可调节的范围大，是眼科中最常用的热源，可用于治疗各种难治性青光眼、以及视网膜的光凝和固定等。半导体激光器列阵是由多个激光发射单元构成的，由于非对称光波导的影响，每个激光器输出的高斯光束在垂直于结平面方向(快轴)和平行于结平面方向(慢轴)出现较大的差别，即两个方向有较大的且不对称的发散角。
3.这样半导体激光器列阵的输出光束必须要经过光学系统的整形之后才能实际应用。经光学系统整形后的激光光束是否满足需求，还需要一套光斑质量测试系统对整形后的激光光束进行具体的光斑质量测试。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种光斑质量测试系统，其能够改善上述问题。
5.本实用新型的实施例是这样实现的：
6.本实用新型提供一种光斑质量测试系统，所述光斑质量测试系统用于检测经光束整形系统整形后的激光光束，包括：沿光路依次设置的光束引导系统和光斑探测元件，以及与所述光斑探测元件电连接的光斑分析仪。所述光束引导系统用于引导待检测光束全部平行射向所述光斑探测元件的接受面；所述光斑探测元件用于获取所述待检测光束；所述光斑分析仪用于对所述光斑探测元件获取的所述待检测光束进行光斑质量分析。
7.可以理解，本技术公开了一种光斑质量测试系统，用于检测经光束整形系统整形后的激光光束，其中，光束引导系统用于引导待检测光束全部平行射向光斑探测元件的接受面，再由光斑分析仪对光斑探测元件获取的待检测光束进行光斑质量分析。即无论整形后的光束粗细，经特定设计的光束引导系统都可以被适当地放大或缩小以匹配地进入光斑探测元件的接受面，以保证光斑质量测试的准确性。
8.在本实用新型可选的实施例中，所述光束引导系统包括沿光路依次设置的第一远心镜组、孔径光阑和第二远心镜组，所述第一远心镜组的像方焦点与第二远心镜组的物方焦点重合于公共焦点上，所述孔径光阑被设置在所述公共焦点处。
9.可以理解，为避免物距对测量产生的影响，采用远心镜组。在理想的双远心光路中，系统前光组的像方焦点与后光组的物方焦点重合，所以系统的光学间隔为0，系统为无焦系统。与物方远心光路和像方远心光路相比较，双远心光路具有很大的优势。其视角和放大倍率在视场各点恒定，而待检测光束沿光轴偏移所产生的测量误差也控制到了最小。
10.在本实用新型可选的实施例中，所述第一远心镜组的像方焦点f1'和第二远心镜组的物方焦点f2满足下式：
[0011][0012]
其中，β为所述光束引导系统的放大倍率，l2为所述光斑探测元件的所述接受面所探测到的光斑在第一方向上的尺寸，l1为所述待检测光束进入所述光束引导系统的光斑在所述第一方向上的尺寸，所述第一方向为平行于所述接受面的任一方向。
[0013]
其中，所述光斑探测元件为电荷耦合器件，所述电荷耦合器件在所述第一方向上的像元尺寸δ和所述电荷耦合器件接收到光斑的像元数量n满足下式：l2＝n
·
δ。
[0014]
其中，电荷耦合器件(charge-coupled device，ccd)是一种用于探测光的硅片，由时钟脉冲电压来产生和控制半导体势阱的变化，实现存储和传递电荷信息的固态电子器件。ccd是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件，具有自扫描、感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、功耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点，并可做成集成度非常高的组合件。
[0015]
在本实用新型可选的实施例中，所述光束引导系统的放大倍率为0.25，所述第一远心镜组和所述第二远心镜组的远心度均小于1度。
[0016]
在本实用新型可选的实施例中，所述第一远心镜组包括沿光路依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜朝向所述第二远心镜组的一面为背面，背离所述第二远心镜组的一面为正面。
[0017]
其中，所述第一透镜的正面曲率为54.8mm,所述第一透镜的背面曲率为 0，所述第一透镜的厚度为13mm，所述第一透镜的直径为64mm；所述第二透镜的正面曲率为24.736mm,所述第二透镜的背面曲率为46.683，所述第二透镜的厚度为12mm，所述第二透镜的直径为40mm；所述第三透镜的正面曲率为11mm,所述第三透镜的背面曲率为-65mm，所述第三透镜的厚度为13mm，所述第三透镜的直径为30mm。
[0018]
其中，所述第二远心镜组包括沿光路依次设置的第四透镜、第五透镜和第六透镜；所述第四透镜的各项参数与所述第三透镜一致，所述第五透镜的各项参数与所述第二透镜一致，所述第六透镜的各项参数与所述第一透镜一致。
[0019]
在本实用新型可选的实施例中，所述第一远心镜组和所述第二远心镜组中的所有透镜均采用玻璃材质。
[0020]
有益效果：
[0021]
本技术公开了一种光斑质量测试系统，用于检测经光束整形系统整形后的激光光束，其中，光束引导系统用于引导待检测光束全部平行射向光斑探测元件的接受面，再由光斑分析仪对光斑探测元件获取的待检测光束进行光斑质量分析。即无论整形后的光束粗细，经特定设计的光束引导系统都可以被适当地放大或缩小以匹配地进入光斑探测元件的接受面，以保证光斑质量测试的准确性。
[0022]
为避免物距对测量产生的影响，光束引导系统包括沿光路依次设置的第一远心镜组、孔径光阑和第二远心镜组。在理想的双远心光路中，系统前光组的像方焦点与后光组的物方焦点重合，所以系统的光学间隔为0，系统为无焦系统。与物方远心光路和像方远心光路相比较，双远心光路具有很大的优势。其视角和放大倍率在视场各点恒定，而待检测光束沿光轴偏移所产生的测量误差也控制到了最小。
[0023]
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并
配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]
图1是本实用新型提供的一种光斑质量测试系统的结构示意图；
[0026]
图2是图1所示的光束引导系统的结构示意图；
[0027]
图3是图2所示光束引导系统的多个透镜的示意图。
[0028]
附图标号：
[0029]
激光器10、光束整形系统20、光束引导系统30、第一远心镜组31、第一透镜311、第二透镜312、第三透镜313、孔径光阑32、第二远心镜组 33、光斑探测元件40、光斑分析仪50。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0031]
如图1所示，本实用新型提供一种光斑质量测试系统，光斑质量测试系统用于检测由激光器10出射的经光束整形系统20整形后的激光光束，包括：沿光路依次设置的光束引导系统30和光斑探测元件40，以及与光斑探测元件40电连接的光斑分析仪50。光束引导系统30用于引导待检测光束全部平行射向光斑探测元件40的接受面；光斑探测元件40用于获取待检测光束；光斑分析仪50用于对光斑探测元件40获取的待检测光束进行光斑质量分析。
[0032]
光斑分析仪50可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor， dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0033]
可以理解，本技术公开了一种光斑质量测试系统，用于检测经光束整形系统整形后的激光光束，其中，光束引导系统30用于引导待检测光束全部平行射向光斑探测元件40的接受面，再由光斑分析仪50对光斑探测元件40获取的待检测光束进行光斑质量分析。即无论整形后的光束粗细，经特定设计的光束引导系统30都可以被适当地放大或缩小以匹配地进入光斑探测元件40的接受面，以保证光斑质量测试的准确性。
[0034]
在本实用新型可选的实施例中，光束引导系统30包括沿光路依次设置的第一远心镜组31、孔径光阑32和第二远心镜组33，第一远心镜组31的像方焦点与第二远心镜组33的物方焦点重合于公共焦点上，孔径光阑32 被设置在公共焦点处。
[0035]
可以理解，为避免物距对测量产生的影响，采用远心镜组。在理想的双远心光路中，系统前光组的像方焦点与后光组的物方焦点重合，所以系统的光学间隔为0，系统为无焦系统。与物方远心光路和像方远心光路相比较，双远心光路具有很大的优势。其视角和放大倍率在视场各点恒定，而待检测光束沿光轴偏移所产生的测量误差也控制到了最小。
[0036]
在本实用新型可选的实施例中，第一远心镜组31的像方焦点f1'和第二远心镜组33的物方焦点f2满足下式：
[0037][0038]
其中，β为光束引导系统30的放大倍率，l2为光斑探测元件40的接受面所探测到的光斑在第一方向上的尺寸，l1为待检测光束进入光束引导系统30的光斑在第一方向上的尺寸，第一方向为平行于接受面的任一方向。
[0039]
其中，光斑探测元件40为电荷耦合器件，电荷耦合器件在第一方向上的像元尺寸δ和电荷耦合器件接收到光斑的像元数量n满足下式： l2＝n
·
δ。
[0040]
其中，电荷耦合器件(charge-coupled device，ccd)是一种用于探测光的硅片，由时钟脉冲电压来产生和控制半导体势阱的变化，实现存储和传递电荷信息的固态电子器件。ccd是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件，具有自扫描、感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、功耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点，并可做成集成度非常高的组合件。
[0041]
在本实用新型可选的实施例中，光束引导系统30的放大倍率为0.25，第一远心镜组31和第二远心镜组33的远心度均小于1度。
[0042]
在本实用新型可选的实施例中，第一远心镜组31包括沿光路依次设置的第一透镜311、第二透镜312和第三透镜313；第一透镜311、第二透镜312和第三透镜313朝向第二远心镜组33的一面为背面，背离第二远心镜组33的一面为正面。
[0043]
其中，第一透镜311的正面曲率为54.8mm,第一透镜311的背面曲率为 0，第一透镜311的厚度为13mm，第一透镜311的直径为64mm；第二透镜312的正面曲率为24.736mm,第二透镜312的背面曲率为46.683，第二透镜312的厚度为12mm，第二透镜312的直径为40mm；第三透镜313的正面曲率为11mm,第三透镜313的背面曲率为-65mm，第三透镜313的厚度为 13mm，第三透镜313的直径为30mm。
[0044]
其中，第二远心镜组33包括沿光路依次设置的第四透镜、第五透镜和第六透镜；第四透镜的各项参数与第三透镜313一致，第五透镜的各项参数与第二透镜312一致，第六透镜的各项参数与第一透镜311一致。
[0045]
在本实用新型可选的实施例中，第一远心镜组31和第二远心镜组33 中的所有透镜均采用玻璃材质。
[0046]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。