专利名称：激光近场分布测量用4f光学系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属光学领域，涉及一种测量用光学系统，尤其涉及一种在激光近场分布测量用的4f光学系统。
背景技术：
激光在传输过程中，需要经过多级、多个光学元件的取样、传递、缩束环节，由于这一过程中光学元件自身的缺陷，势必会给激光光束的质量带来影响，这种影响反应到激光光束本身就体现在光束的能量分布发生变化，光束的波前产生畸变，光束在探测器上的调制度和对比度等都会随之产生变化。为了能够对激光光束的各参数进行准确评价，就需要建立精确的光束参数测量装置，以便准确测量参数，反馈给系统作为光束校正的指导。在众多的参数测量中，对光束近场分布的测量(包括近场调制度测量、近场对比度测量)是参数测量中的关键测量部分。通常的近场测量系统虽然也符合近场物面和近场像面成像这样的物象共轭关系，能够完成近场分布测量的要求，但其精度低，系统庞大复杂，使用起来非常不方便。
实用新型内容为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种测量精度高、 结构简单以及使用方便的激光近场分布测量用4f光学系统。本实用新型的技术解决方案是本实用新型提供了一种激光近场分布测量用4f 光学系统，其特殊之处在于所述激光近场分布测量用4f光学系统包括对入射光起会聚作用的会聚元件、对入射光起准直作用的准直元件以及探测器；所述会聚元件、准直元件以及探测器依次设置于同一光轴上。上述会聚元件是正透镜和/或负透镜所形成的第一透镜单元；所述准直元件是负透镜和/或正透镜所形成的第二透镜单元。上述会聚元件仅由正透镜或负透镜形成第一透镜单元时，所述第一透镜单元是双凸形透镜、平凸形透镜、弯月形透镜或双凹形透镜。上述会聚元件由正透镜和负透镜形成第一透镜单元时，所述第一透镜单元至少包括一个双凸形正透镜以及一个弯月形负透镜，所述双凸形正透镜和弯月形负透镜依次设置于同一光轴上。上述准直元件仅由负透镜或正透镜形成第二透镜单元时，所述第二透镜单元是双凸形透镜、平凸形透镜、弯月形透镜或双凹形透镜。上述准直元件由负透镜和正透镜所形成的第二透镜单元时，所述第二透镜单元至少包括一个弯月形负透镜以及一个双凸形正透镜；所述弯月形负透镜以及双凸形正透镜依次设置于同一光轴上。上述探测器是胶片或者(XD。本实用新型的优点是[0013]本实用新型提供了一种激光近场分布测量用4f光学系统，该系统由看似简单的光学元件搭建了足以能够完成近场分布测量(包括近场调制度测量、近场对比度测量)的光学系统，该系统的光学元件可以根据实际情况不同组建多种形式，并具有结构简单、使用方便等优点。激光近场分布测量用4f光学系统在激光参数测量中能够完成近场分布测量 (包括近场调制度测量、近场对比度测量)。
图1是本实用新型所提供的激光近场分布测量用4f光学系统的结构示意图；图2是依据本实用新型所提供系统在近场分布测量光路成像质量图；其中，1.近场物面，2.第一透镜单元2，3.第二透镜单元3，4.近场像面
具体实施方式
参见图1，本实用新型提供了一种激光近场分布测量用4f光学系统，该系统包括对入射光起会聚作用的会聚元件、对入射光起准直作用的准直元件以及探测器；会聚元件、 准直元件以及探测器依次设置于同一光轴上。会聚元件可以是由正透镜和/或负透镜所形成的第一透镜单元2 ；准直元件可以是由负透镜和/或正透镜所形成的第二透镜单元3。当会聚元件仅由正透镜或负透镜形成第一透镜单元2时，第一透镜单元2是双凸形透镜、平凸形透镜、弯月形透镜或双凹形透镜。当会聚元件由正透镜和负透镜形成第一透镜单元2时，第一透镜单元2至少包括一个双凸形正透镜以及一个弯月形负透镜，双凸形正透镜和弯月形负透镜依次设置于同一光轴上。当准直元件仅由负透镜或正透镜形成第二透镜单元3时，第二透镜单元3是双凸形透镜、平凸形透镜、弯月形透镜或双凹形透镜。当准直元件由负透镜和正透镜所形成的第二透镜单元3时，第二透镜单元3至少包括一个弯月形负透镜以及一个双凸形正透镜；弯月形负透镜以及双凸形正透镜依次设置于同一光轴上。探测器可以是胶片或者(XD。激光近场分布测量用4f光学系统由第一透镜单元2和第二透镜单元3两部分组成，第一透镜单元2和第二透镜单元3这两透镜组的光学参数是完全相同的，只是两透镜组按照镜像放置。第一透镜单元2由双凸形正透镜和弯月形负透镜组成，根据系统所要求成像质量的不同，第一透镜单元2可以由1片、2片或者多片正透镜或者负透镜组成，各透镜的形状也可以为双凸形、平凸形、弯月形或者双凹形。第二透镜单元3由弯月形负透镜和双凸形正透镜组成，根据系统所要求成像质量的不同，第二透镜单元3可以由1片、2片或者多片正透镜或者负透镜组成，各透镜的形状也可以为双凸形、平凸形、弯月形或者双凹形。由图1所示，令第一透镜单元2的物方焦距为fl，第一透镜单元2的像方焦距为 fl'，第二透镜单元3的物方焦距为f2，第二透镜单元3的像方焦距为f2'。其中从近场物面到第一透镜单元2的物方主点的间距为Π，第一透镜单元2的像方主点和第二透镜单元3的物方主点的间距为fl' +f2，第二透镜单元3的像方主点到近场像面的间距为f2'。 也就是近场物面处于第一透镜单元2的物方焦点处，近场像面处于第二透镜单元3的像方焦点处，因此，从近场物面到近场像面的总长度近似为4f (f为对应透镜组的焦距)。本光学系统能够完成激光近场分布测量的原理如下近场分布测量原理如图1所示，其中物面和像面位置为一对共轭位置点，入射的平行光经过第一透镜单元2会聚到第一透镜单元2的一倍焦面上，由于第一透镜单元2的一倍焦面和第二透镜单元3 —倍焦面重合，因此，光束经过第二透镜单元3准直后成为平行光入射到近场像面位置。光束在像面位置探测器上的能量分布情况能够真实反应物面位置处激光的能量分布，光束在像面位置探测器上的调制度和对比度能够准确反应近场物面位置光束质量以实现对光路中近场物面位置近场分布的准确测量。近场分布测量光路成像质量如图2所示，近场分布测量的信息最终需要经过数据处理反馈给光束控制系统，对光束进行修正。激光近场分布测量用4f光学系统主要是完成激光近场分布测量(包括近场调制度测量、近场对比度测量)。实际使用中只需要将近场测量用4f光学系统的物面1和待测激光近场物面重合，然后在近场分布测量用4f光学系统的像面4处放置与测量精度相匹配的探测器，即可完成强激光近场分布测量。光学系统简单实用，操作方便，能完成激光近场分布测量。
权利要求1.一种激光近场分布测量用4f光学系统，其特征在于所述激光近场分布测量用4f 光学系统包括对入射光起会聚作用的会聚元件、对入射光起准直作用的准直元件以及探测器；所述会聚元件、准直元件以及探测器依次设置于同一光轴上。
2.根据权利要求1所述的激光近场分布测量用4f光学系统，其特征在于所述会聚元件是正透镜和/或负透镜所形成的第一透镜单元；所述准直元件是负透镜和/或正透镜所形成的第二透镜单元。
3.根据权利要求2所述的激光近场分布测量用4f光学系统，其特征在于所述会聚元件仅由正透镜或负透镜形成第一透镜单元时，所述第一透镜单元是双凸形透镜、平凸形透镜、弯月形透镜或双凹形透镜。
4.根据权利要求2所述的激光近场分布测量用4f光学系统，其特征在于所述会聚元件由正透镜和负透镜形成第一透镜单元时，所述第一透镜单元至少包括一个双凸形正透镜以及一个弯月形负透镜，所述双凸形正透镜和弯月形负透镜依次设置于同一光轴上。
5.根据权利要求2所述的激光近场分布测量用4f光学系统，其特征在于所述准直元件仅由负透镜或正透镜形成第二透镜单元时，所述第二透镜单元是双凸形透镜、平凸形透镜、弯月形透镜或双凹形透镜。
6.根据权利要求2所述的激光近场分布测量用4f光学系统，其特征在于所述准直元件由负透镜和正透镜所形成的第二透镜单元时，所述第二透镜单元至少包括一个弯月形负透镜以及一个双凸形正透镜；所述弯月形负透镜以及双凸形正透镜依次设置于同一光轴上。
7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的激光近场分布测量用4f光学系统，其特征在于所述探测器是胶片或者CCD。
专利摘要本实用新型涉及一种在激光近场分布测量用的4f光学系统，该激光近场分布测量用4f光学系统包括对入射光起会聚作用的会聚元件、对入射光起准直作用的准直元件以及探测器；会聚元件、准直元件以及探测器依次设置于同一光轴上。本实用新型提供了一种测量精度高、结构简单以及使用方便的激光近场分布测量用4f光学系统。
文档编号G01J1/04GK201983855SQ20112007485
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者李红光, 董晓娜, 达争尚 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所