CN102095388B - 一种晶体最佳匹配角自动测量系统和方法 - Google Patents
一种晶体最佳匹配角自动测量系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102095388B CN102095388B CN201010606231A CN201010606231A CN102095388B CN 102095388 B CN102095388 B CN 102095388B CN 201010606231 A CN201010606231 A CN 201010606231A CN 201010606231 A CN201010606231 A CN 201010606231A CN 102095388 B CN102095388 B CN 102095388B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crystal
- matching angle
- subsystem
- periscope
- beam splitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种晶体最佳匹配角自动测量系统及其方法，包括光路子系统、运动控制子系统和数据处理子系统；光路子系统包括，脉冲激光器，分光镜A，分光镜B，反射镜A，潜望镜A，潜望镜B，反射镜B，分光镜C；运动控制子系统同时还用于控制被测晶体的旋转、潜望镜A和B中的反射镜的微角度驱动和同步二维扫描运动；所述数据处理子系统主要用于监测功率计A和B的功率计量读数、对通过CCD获取的激光光斑图像进行质量分析、对激光自准直仪A和晶体自准直仪B的准直数据进行采集。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术、计算机技术、自动控制技术领域，尤其涉及一种晶体最佳匹配角自动测量系统和方法。
背景技术
在固体高功率激光系统中，需对KDP晶体进行高精密装校。但在装校前需通过高功率密度下不同空间位置晶体最佳匹配角的精密测试，以及不同位置三倍频效率绝对值的测定，以便于降低装校难度和提高装校速度。
该装置实现针对KDP晶体最佳匹配角的自动化测量，其主要功能是实现激光的准直控制，测量数据的自动采集、存储与分析，集成调试准直、测量系统和高精度的测试要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种晶体最佳匹配角自动测量系统和方法。
本发明采用以下技术方案：
一种晶体最佳匹配角自动测量系统，包括，光路子系统和、运动控制子系统和数据处理子系统；光路子系统包括，脉冲激光器，分光镜A，分光镜B，反射镜A，潜望镜A，潜望镜B，反射镜B，分光镜C，光路子系统原理为：在脉冲激光器发出激光后，由分光镜A将入射光束分为两束：一束入射到功率计A上；另一束光经过分光镜B和反射镜A后入射到潜望镜A，光束经过被测晶体后入射到潜望镜B上，经过潜望镜B反射后入射到放置在被测晶体后的功率计B上，潜望镜A和B由运动控制子系统驱动实现同步二维扫描运动，运动控制子系统同时还用于控制被测晶体的旋转、潜望镜A和B中的反射镜的微角度驱动；所述数据处理子系统主要用于监测功率计A和B的功率计量读数、对通过CCD获取的激光光斑图像进行质量分析、对激光自准直仪A和晶体自准直仪B的准直数据进行采集。
所述的晶体最佳匹配角自动测量方法，包括以下步骤：(1)测量准备：搭建光路，并检测运动平台的运动控制、晶体调整架运行、CCD图像采集、自准直仪和功率计是否运行正常，若异常，需调试或维修以达到正常水平；并将被测晶体上架，并调整到测试位置；设置参数；
(2)光路准直：通过采集晶体自准直仪B的数据，由运动控制子系统驱动被测晶体调整位置，以确保被测晶体和大口径标准晶体的姿态一致；通过采集激光自准直仪A的数据，微驱动潜望镜A和B中的反射镜，以达到入射激光垂直于晶体表面；
(3)晶体全自动多点扫描测量：对每个测量点采集5对有效数据，按预设置的处理规则计算该点的最佳匹配角；
(4)计算被测晶体m×n点阵最佳匹配角的统计平均值
本发明主要解决2个问题：
(1)晶体最佳匹配角确定：根据不同位置晶体最佳匹配角的m×n点阵排布的测试结果，计算出高功率密度下晶体最佳匹配角的全口径统计平均值；
(2)晶体倍频效率分级判断：以晶体最佳匹配角的全口径统计平均值为基础，计算不同位置晶体最佳匹配角与平均值的差异，以及不同位置倍频效率绝对值的空间点阵排布，和不同位置最佳匹配角所对应的光束质量，采用BP神经网络算法给出晶体的倍频效率级别，最后根据倍频效率级别来判断晶体能否使用。
附图说明
图1本发明晶体最佳匹配角测量装置的光路及控制、数据采集示意图；
图2本发明全口径扫描方式说明：虚线为返回路线，实线为检测路线。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
如图1所示，系统包括，光路子系统和、运动控制子系统和数据处理子系统；光路子系统包括，脉冲激光器，分光镜A，分光镜B，反射镜A，潜望镜A，潜望镜B，反射镜B，分光镜C，光路子系统原理为：在脉冲激光器发出激光后，由分光镜A将入射光束分为两束：一束入射到功率计A上；另一束光经过分光镜B和反射镜A后入射到潜望镜A，光束经过被测晶体后入射到潜望镜B上，经过潜望镜B反射后入射到放置在被测晶体后的功率计B上，潜望镜A和B由运动控制子系统驱动实现同步二维扫描运动，运动控制子系统同时还用于控制被测晶体的旋转、潜望镜组中的反射镜的微角度驱动；所述数据处理子系统主要用于监测功率计A和B的功率计量读数、对通过CCD获取的激光光斑图像进行质量分析、对激光自准直仪A和晶体子准直仪B的准直数据进行采集，完成被测晶体上各个测量点在不同匹配角状态时的能量变化值的测量，晶体自准直仪的数据采集与处理功能就是保证对每个测量点进行测试时晶体所在姿态是一致的(通过大口径标准晶体为参考来实现)。
潜望镜A和B的二维扫描运动控制主要完成被测晶体从左到右、从上到下测量顺序的m×n点阵分布的全口径测量功能，潜望镜组中的反射镜的微角度驱动控制功能主要确保入射激光垂直于被测晶体表面。
数据处理子系统的数据处理规则：
(1)对功率计A和功率计B的数据处理规则
接收数据有效性判断：功率计A和功率计B能量数据对应输出，奇异点剔除，若功率计A输出为奇异点，则相应功率计B该点无效，反之若功率计B输出为奇异点，则相应功率计A该点无效，即A和B的输出均有效时，才认为是有效数据对。当测量角的有效数据对超过5个时指令控制系统将被测晶体旋转到下一个测量角。
对于每一个测量点x，将对应的能量E1(由功率计A测量)和E2(由功率计B测量)分别求取平均值(即5对有效测试数据)得到e1和e2，进一步计算e2除以e1的值得到y。采用三次样条算法拟合y关于x点的匹配角的归一化曲线，根据拟合曲线找出最高点时对应的x值作为最佳匹配角。对于该测量点x，晶体要旋转，要测量很多角度，不同角度其y值不一样。最高y值对应的角度即为该测量点的最佳匹配角；
还可设置计算重复测量匹配角的能量比的次数，不一定是5次。可以在3～50内任意设置。5次是实验中得出在测试时间和测试精度间的一个平衡结果。
以各测量点的晶体最佳匹配角的全口径统计平均值为基础，计算不同位置晶体最佳匹配角与平均值的差异，以及不同位置倍频效率绝对值的m×n点阵排布，并计算出全口径内该晶体能实现的三倍频效率。
(2)激光光束质量分析
对入射于CCD的光斑图像，提取该激光光斑的质心、能量分布等参数，分析光束质量。通过这些参数随各个点的分布曲线(每个测量点，均对应一组光束质量参数。这样就构成了一系列分布曲线)来分析各个测量点的光束质量，将这些数据作为晶体倍频效率优劣分级的输入数据之一。
(3)晶体倍频效率优劣分级规则
以晶体最佳匹配角的全口径统计平均值为基础，计算不同位置晶体最佳匹配角与平均值的差异，以及不同位置倍频效率绝对值的空间点阵排布，和不同位置最佳匹配角所对应的光束质量参数(光斑的质心、能量分布)，采用BP神经网络算法给出晶体的倍频效率级别。
晶体倍频效率分级判断：以晶体最佳匹配角的全口径统计平均值为基础，计算不同位置晶体最佳匹配角与平均值的差异，以及不同位置倍频效率绝对值的空间点阵排布，并推导出全口径内该晶体能实现的三倍频效率，根据倍频效率级别来判断晶体能否使用。
测量流程：
(1)测量准备按图1所示搭建光路，并检测运动平台的运动控制、晶体调整架运行、CCD图像采集、自准直仪和功率计等设备是否运行正常，若异常，需调试或维修以达到正常水平；并将被测晶体上架，并调整到测试位置。在软件系统设置测试点阵m×n中m、n的值和晶体的尺寸，系统根据输入的参数将自动设置二维扫描的步距。
(2)光路准直通过采集激光自准直仪A数据，微驱动潜望镜组中的反射镜，以达到入射激光垂直于晶体表面。通过采集晶体自准直仪B数据，驱动被测晶体调整架，以确保被测晶体和大口径标准晶体的姿态一致。
(3)晶体全自动多点扫描测量，采用如图2所示的扫描顺序，在对每点测试前需进行步骤2的光路准直。测量点的每个匹配角需有5对有效数据，按前述的数据处理规则计算该点的最佳匹配角。匹配角的增量幅度可由系统任意设置。由二维扫描控制系统驱动潜望镜A和潜望镜B完成多点扫描。
(4)m×n点阵被测晶体最佳匹配角的统计平均值
采用前述的数据处理规则进行计算，并给出测试报告。
本发明中，实现的是m×n点阵的测量，有的系统可能不需要这么多测量点，而是采用9点测试法(即3×3，就可以不需要二维运动控制系统)。运动控制子系统的精度和准直仪的精度对系统的测试精度有影响，因此不同精度的硬件组合，可研制系列测量精度的设备。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种晶体最佳匹配角自动测量系统，其特征在于，包括，光路子系统、运动控制子系统和数据处理子系统；光路子系统包括，脉冲激光器，分光镜A，分光镜B，反射镜A，潜望镜A，潜望镜B，反射镜B，分光镜C，光路子系统原理为：在脉冲激光器发出激光后，由分光镜A将入射光束分为两束：一束入射到功率计A上；另一束光经过分光镜B和反射镜A后入射到潜望镜A，经过潜望镜A反射后的光束经过被测晶体后入射到潜望镜B上，经过潜望镜B反射后入射到反射镜B，经过反射镜B反射后入射到分光镜C，经过分光镜C分光后一路进入CCD，一路进入放置在被测晶体后的功率计B上，潜望镜A和B由运动控制子系统驱动实现同步二维扫描运动，运动控制子系统同时还用于控制被测晶体的旋转、潜望镜A和B中的反射镜的微角度驱动；所述数据处理子系统主要用于监测功率计A和B的功率计量读数、对通过CCD获取的激光光斑图像进行质量分析、对激光自准直仪A和晶体自准直仪B的准直数据进行采集。
2.使用权利要求1所述的晶体最佳匹配角自动测量系统进行晶体最佳匹配角自动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)测量准备：搭建光路，并检测运动平台的运动控制、晶体调整架运行、CCD图像采集、自准直仪和功率计是否运行正常，若异常，需调试或维修以达到正常水平；并将被测晶体上架，并调整到测试位置；设置参数；
(2)光路准直：通过采集晶体自准直仪B的数据，由运动控制子系统驱动被测晶体调整位置，以确保被测晶体和大口径标准晶体的姿态一致；通过采集激光自准直仪A的数据，微驱动潜望镜A和B中的反射镜，以达到入射激光垂直于晶体表面；
(3)晶体全自动多点扫描测量：对每个测量点采集5对有效数据，按预设置的处理规则计算该点的最佳匹配角；对于每一个测量点x，将对应的能量E1和E2分别求取平均值得到e1和e2，进一步计算e2除以e1的值得到y，其中，能量E1由功率计A测量，能量E2由功率计B测量，平均值是对5对有效数据进行计算的结果；对于该测量点x，晶体需旋转，要测量很多角度，不同角度其y值不一样，采用三次样条算法拟合y关于x点的匹配角的归一化曲线，根据拟合曲线找出最高点对应的角度作为该测量点的最佳匹配角；
(4)计算被测晶体m×n点阵最佳匹配角的统计平均值
θij为对晶体进行全自动m×n点阵扫描测量时每个测量点的最佳匹配角。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010606231A CN102095388B (zh) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | 一种晶体最佳匹配角自动测量系统和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010606231A CN102095388B (zh) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | 一种晶体最佳匹配角自动测量系统和方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102095388A CN102095388A (zh) | 2011-06-15 |
| CN102095388B true CN102095388B (zh) | 2012-09-05 |
Family
ID=44128577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201010606231A Expired - Fee Related CN102095388B (zh) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | 一种晶体最佳匹配角自动测量系统和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102095388B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103278128B (zh) * | 2013-05-17 | 2015-11-04 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种快速的kdp晶体最佳匹配角精确测量方法 |
| CN104483098B (zh) * | 2014-11-20 | 2017-07-18 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 晶体匹配角离线测量误差实时修正方法 |
| CN108572061B (zh) * | 2018-07-23 | 2023-10-13 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 全口径谐波转换效率测量系统及其测量方法 |
| CN111442743A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-07-24 | 中科院南京天文仪器有限公司 | 基于光电自准直仪的楔形平板夹角测量装置及方法 |
| CN113376857B (zh) * | 2021-06-08 | 2023-05-05 | 福州市纳飞光电科技有限公司 | 一种高精度的光学光路调试装置及其调试方法 |
| CN114413794B (zh) * | 2022-01-29 | 2023-09-22 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 大口径kdp晶体最佳相位匹配角测量系统及其测量方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1258843A (zh) * | 1999-12-16 | 2000-07-05 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 测量晶体参量放大相位匹配角的方法 |
| US6614584B1 (en) * | 2000-02-25 | 2003-09-02 | Lambda Physik Ag | Laser frequency converter with automatic phase matching adjustment |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2898720B2 (ja) * | 1990-08-28 | 1999-06-02 | パイオニア株式会社 | 光非線形性発生装置 |
-
2010
- 2010-12-27 CN CN201010606231A patent/CN102095388B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1258843A (zh) * | 1999-12-16 | 2000-07-05 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 测量晶体参量放大相位匹配角的方法 |
| US6614584B1 (en) * | 2000-02-25 | 2003-09-02 | Lambda Physik Ag | Laser frequency converter with automatic phase matching adjustment |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| J.Q.Yao etal..Calculations of optimum phase match parameters for the biaxial crystal KTIOPO4.《J.Appl.Phys.》.1984,第55卷(第1期),第65-68页. * |
| JP平4-107434A 1992.04.08 |
| 宋常立等.一水甲酸锂最佳相位匹配角的计算.《光学学报》.1982,第2卷(第5期),第468-472页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102095388A (zh) | 2011-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102095388B (zh) | 一种晶体最佳匹配角自动测量系统和方法 | |
| CN204165736U (zh) | 一种用于物镜成像系统的波像差高精度测量装置 | |
| CN106124166B (zh) | 一种大口径光栅衍射效率的测量装置和测量方法 | |
| CN103791860A (zh) | 基于视觉检测技术的微小角度测量装置及方法 | |
| CN102706541B (zh) | 基于虚拟仪器的激光辐射器综合性能检测系统 | |
| CN102589484B (zh) | 自准直仪示值误差检测方法及应用该方法的装置 | |
| CN104006892B (zh) | 一种测量激光光束质量的装置、方法及光路准直方法 | |
| CN104535300B (zh) | 一种大口径平行光管波前及像面位置标定装置及方法 | |
| CN104316443A (zh) | 一种基于ccd后向散射的pm 2.5浓度监测方法 | |
| CN104950294B (zh) | 一种中大型激光雷达几何重叠因子的测量方法及测量系统 | |
| CN109632264B (zh) | 一种摄像装置环境试验稳定性的检测装置及方法 | |
| CN102393255A (zh) | 可解决小视场镜头波像差检测中光轴偏斜问题的系统及方法 | |
| CN112859101A (zh) | 一种基于偏振调制的单光子测距方法 | |
| CN105387996B (zh) | 多光轴地面恒星观测系统光轴一致性检校方法 | |
| CN107796337A (zh) | 一种高精度反向双光轴以及多光轴平行性调校方法 | |
| CN107817094A (zh) | 一种高精度同向双光轴以及多光轴平行性调校方法 | |
| CN103134443B (zh) | 一种大口径大径厚比反射镜面形自准直检测装置及方法 | |
| CN111443354A (zh) | 一种用于提高激光测距精度的多点投影装置及其测量方法 | |
| CN204359512U (zh) | 一种大口径平行光管波前及像面位置标定装置 | |
| CN209147932U (zh) | 一种激光成像测距系统 | |
| CN107817095A (zh) | 一种高精度同向双光轴以及多光轴平行性调校方法 | |
| CN107505722B (zh) | 一种多自由度视场合成装调方法 | |
| CN107144257B (zh) | 一种电力设备带电检测的双目视觉测距方法及装置 | |
| CN113405538B (zh) | 一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置及标定方法 | |
| CN113514400B (zh) | 一种烟雾粒子穆勒矩阵的偏振测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120905 Termination date: 20121227 |