基于光斑图像的激光束散角测量方法研究

2011-02-22申琳杨进华韩福利姜会林王春艳谢殿广

兵工学报 2011年7期

申琳，杨进华，韩福利，姜会林，王春艳，谢殿广

(长春理工大学光电工程学院，吉林长春130022)

激光束散角是评价激光质量的一个重要参数，它不但能反映激光远距离传输时的发散特性，而且能准确评估出相关激光仪器的品质以及激光的传输质量。激光束散角的测量方法很多，如传统的刀口扫描法、套孔法、BBO 倍频法以及现在的基于CCD成像激光光斑的二阶矩法等。由于传统方法对光束要求太苛刻，误差大，而且结构复杂，成本高，很大程度上降低了其广泛普及性。随着CCD 技术和计算机技术的发展及成熟使激光束散角的数字化检测方法得以实现，但在对激光光斑进行处理及消除CCD相机噪声对光斑图像的影响上还存在较大问题，直接影响到束散角测量的精度。针对这些问题，本文提出了较为科学的激光束散角测量方法，对激光光斑图像进行了深入分析，保证了测量的精度。

激光束散角的测量系统由成像光学系统、衰减器、分束镜、可见和红外数字CCD 相机、图像采集卡和PC 机组成。

理想的平行光束经光学系统聚焦，若光学系统像差很小，则在焦平面上形成一个弥散斑，弥散斑大小取决于光学系统入瞳口径大小。实际激光束都存在一定束散角，如图1所示，假设激光束散角为θ，则在焦平面形成的光斑大于平行光入射时的光斑大小，根据光斑直径DC和光学系统焦距f'即可算出激光束散角大小［1］。