专利名称：一种基于光场均匀性传递的平行光场强度均匀性的认定系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于光场均匀性传递的平行光场强度均匀性的认定系统。
背景技术：
平行光场是光学系统中最基本的一种光场，其强度均匀性(用调制度和对比度表 示)是一项重要指标，尤其对强激光系统，由于工作在大能量状态，光场在系统中传输时， 若出现调制，局部光场强度增大，将导致光学元件损伤，引起系统破坏或工作失效，因此精 确测量平行光场的强度均匀性、进而对其造成的影响进行评估和预防是高功率激光系统必 须要解决的问题。 —般而言，对光场强度进行测量需要采用光电传感器，例如CCD等，但是CCD等器 件由于其芯片固有特性及驱动电子学的噪声影响而存在各像元响应的不一致性及动态范 围内响应的非线性，表现为面响应的非均匀性，显然对高精度光场强度测量而言，测量器件 的面响应非均匀性影响强度测量结果，需要予以解决。对于该问题的解决，目前还没有更好 的方法。
实用新型内容本实用新型为了解决背景技术中所述的平行光场中的面响应的非均匀性导致光 场均匀性差、不稳定的问题，提供了一种基于光场均匀性传递的平行光场强度均匀性的认 定系统。 本实用新型的技术解决方案是本实用新型是一种基于光场均匀性传递的平行 光场强度均匀性的认定系统，其特殊之处在于该系统包括校准CCD装置和平行光场强度 均匀性的认定装置，校准CCD装置包括积分球、光源输入积分球进行标定的光源和功率计， CCD与积分球连接，功率计探头接在和CCD接口对称的位置，平行光场强度均匀性的认定装 置包括用于CCD旋转及平移的机构和待测平行光场的激光系统，CCD设置在CCD旋转及平 移的机构上，CCD置于待测平行光场中。 上述CCD与积分球连接时，CCD的敏感面和积分球内表面平齐。 上述光源为CCD工作波长的准直激光器。 上述积分球的内表面球面积与接CCD的出口的面积之比大于100倍。 本实用新型采用积分球将均匀强度标准传递至CCD，解决了均匀强度基准问题。
图1是本实用新型校准CCD装置的示意图； 图2是本实用新型平行光场强度均匀性的认定装置的示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的校准CCD装置采用大口径积分球1和功率计2对科学级低
噪声(均方根噪声小于5个电子)CCD器件3进行校准，其校准步骤如下 1. 1)校准时CCD器件3的靶面(CCD器件3的敏感面)与积分球1的内表面平齐
(为此，需要去掉CCD器件3的外壳)，该积分球1的内表面球面积与其出口 (接CCD)面积
之比大于100倍以上，以保证积分球1出口光强度的均匀性；标定环境为暗室； 1. 2)将均匀强度标准源(采用CCD器件3的工作波长的准直激光，即入射激光器)
传递至CCD器件3，并采用接口在积分球1上、位置与CCD器件3对称的功率计2对CCD器
件3的线形动态范围进行标定； 1.3)利用功率计2在CCD器件3的线性动态范围内采集一系列的图像和光功率 值；以整幅图像灰度的均值5为纵坐标、光功率值为横坐标，绘出功率_灰度曲线，选取CCD 响应线性度好的区间图像作为进一步处理图像； 1.4)CCD图像异常点剔除绘出第3)步结果图像的灰度直方图(近似为正态分 布)，并求解标准差。，将像元灰度值> 图像均值灰度+5 。或像元灰度值< 图像均值_5 o 的像元作为像元的异常点，异常点灰度采用图像均值灰度替代； 1. 5)图像划分将第4)步结果图像采用像元合并的方式划分为不同的图像区域， 例如若CCD分辨率为1KX 1K，采用10X 10的图像合并则可将图像划分为100 X 100区域； 1. 6)获得强度"标准块"1. 6)获得强度标准块求解出步骤1. 4)所得的每一个
图像区域的灰度均值!17，根据精度需要设定*示7佳±央的强度误差=:^^><%，测试精度
要求高，则强度误差设置小，反之则反，例如当引起的强度误差小于1%时可以认为 该图像区域为"标准块"，强度"标准块"是进行平行光场均匀性测量的基准。 该附图中的标记7代表输入激光。 参见图2，本实用新型采用平行光场强度均匀性的认定装置进行平行光场均匀性 认定该平行光场强度均匀性的认定装置包括用于CCD旋转及平移的机构4、5和待检测的 平行光场的激光系统6，检测时将CCD器件3置于待检测的平行光场6中，其中CCD旋转及 平移的机构4、 5 ，可采用现有的可控制物件旋转及平移的机构。 平行光场强度均匀性认定步骤如下 2. 1)将经过校准的CCD器件置于平行光场中，CCD器件可以沿光路方向进行上下、 左右的平移，同时CCD器件可以饶其靶面的法线旋转； 2. 2)对光场中选定区域进行均匀性测量在旋转CCD的不同旋转角度下进行多次 均匀性测试，获取"标准块"的多组数据(其目的是使"标准块"跑遍被测区域)；对以上数 据进行判读，若"标准块"的灰度值在设定的强度误差范围内(步骤1. 6)，则认为光场该区 域是均匀的； 2.3)将CCD平移其靶面大小的一半距离，选定新的光场区域，重复步骤2.2)进行 均匀性认定； 2. 4)重复步骤2. 3)使CCD靶面跑遍光场中的所有区域，进行整个光场的均匀性认
权利要求一种基于光场均匀性传递的平行光场强度均匀性的认定系统，其特征在于该系统包括校准CCD装置和平行光场强度均匀性的认定装置，所述校准CCD装置包括积分球、光源输入积分球进行标定的光源和功率计，所述CCD与积分球连接，所述功率计探头接在和CCD接口对称的位置，所述平行光场强度均匀性的认定装置包括用于CCD旋转及平移的机构和待测平行光场的激光系统，所述CCD设置在CCD旋转及平移的机构上，所述CCD置于待测平行光场中。
2. 根据权利要求1所述的基于光场均匀性传递的平行光场强度均匀性的认定系统，其 特征在于所述CCD与积分球连接时，CCD的敏感面和积分球内表面平齐。
3. 根据权利要求2所述的基于光场均匀性传递的平行光场强度均匀性的认定系统，其 特征在于所述光源为CCD工作波长的准直激光器。
4. 根据权利要求1或2或3所述的基于光场均匀性传递的平行光场强度均匀性的认定 系统，其特征在于所述积分球的内表面球面积与接CCD的出口的面积之比大于100倍。
专利摘要本实用新型涉及一种基于光场均匀性传递的平行光场强度均匀性的认定系统，该系统包括校准CCD装置和平行光场强度均匀性的认定装置，所述校准CCD装置包括积分球、光源输入积分球进行标定的光源和功率计，所述CCD与积分球连接，所述功率计探头接在和CCD接口对称的位置，所述平行光场强度均匀性的认定装置包括用于CCD旋转及平移的机构和待测平行光场的激光系统，所述CCD设置在CCD旋转及平移的机构上，所述CCD置于待测平行光场中。本实用新型采用积分球将均匀强度标准传递至CCD，解决了均匀强度基准问题。
文档编号G01J1/42GK201548325SQ20092024486
公开日2010年8月11日 申请日期2009年10月23日 优先权日2009年10月23日
发明者刘力, 李东坚, 田新锋, 达争尚 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所