【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于激光器應用，具體涉及一種基于高斯能量分布的激光光束焦點定位方法。
技術介紹
1、在激光器的應用過程中，精確確定激光聚焦位置是至關重要的。盡管透鏡的設計焦點能為我們提供一個理論上的激光焦點位置參考，但實際操作中，由于激光器本身的制造不完美性，以及激光束在傳輸過程中會經過多種光學鏡片，這些鏡片因實際加工中存在的缺陷，會導致實際激光聚焦焦斑與理論焦斑位置之間存在一定程度的偏差。進一步地，激光焦斑內不同位置的功率分布和光斑形態存在顯著差異，這些差異會直接影響對目標元件的處理效果，從而導致元件處理結果的巨大差異。因此，準確測定實際的激光光斑位置顯得尤為重要。
2、對于不可見光波段的激光器，目前國內外普遍采用人工調教的方式來尋找光斑位置，這種方法主要依賴于操作員根據元件受影響程度的主觀判斷來大致確定光斑位置。然而，這種方法不僅步驟繁瑣，而且其精確度在很大程度上受到人為因素的影響。雖然趙全忠和李明等人已經分別申請了激光微納加工焦點找準系統【cn115488494?a和cn111408835】，但這些系統通常需要配備圖像采集或成像系統來采集和處理數據，這無疑增加了系統的成本，使得這些方案在實際應用中受到了一定的限制。
技術實現思路
1、為克服上述現有技術的不足，本專利技術的目的是提供一種一高斯光斑焦點自動定位方法，利用高斯光斑在光軸和徑向方向上的光強分步特性，實現激光焦斑位置的自動化確定。
2、本方案的技術解決方案如下：
3、一種基于高斯能量分布的
4、s1.設置一個帶通孔的遮光擋板，該通孔的尺寸略小于激光光斑的直徑，置于激光束路徑上；
5、s2.使用激光功率檢測模塊測量通過遮光擋板通孔的激光功率，獲取激光功率沿光軸方向的分布數據；
6、s?3.通過數據處理單元，根據預設的激光功率沿光軸方向的分布模型，對采集到的數據進行處理，自動化確定激光光斑的焦點位置；
7、s4.根據確定的激光光斑焦點位置，通過控制與反饋模塊調整電動位移平臺的位置或參數，實現光斑焦點的自動化定位。
8、進一步，所述步驟s1具體包括：
9、s1.1通過對高斯光束強度分布在整個遮擋板通孔面積上進行積分，得到透過遮擋板的激光功率，其中以遮擋板通孔半徑作為變量；
10、s1.2根據需求來選取合適的遮擋板半徑參數。
11、進一步，所述步驟s1.1中對高斯光束強度在激光光斑平面的遮擋板通孔半徑范圍內進行積分，得到透過遮擋板的激光功率：
12、
13、式中，r為激光光斑平面上的光斑半徑，z軸為光軸方向，以激光傳輸方向為正，pavg為激光輸出功率，λ為激光波長，r0為激光的束腰半徑，r為遮光擋板通孔半徑。
14、進一步，所述步驟s2具體包括：
15、沿光路依次放置待測光束的激光器、聚焦系統、帶通孔遮檔板和功率探測器；
16、調整電動位移平臺光軸位置，并使用遮擋板來限制光束，使用功率探測器來測量不同光軸位置處透過遮擋板的激光功率；
17、聚焦系統輸出的高斯分布光斑透過帶通孔遮檔板，被功率探測器接收并實時傳入自動化控制器具體是：
18、1)開啟激光器預熱一段時間；
19、2)控制器根據激光系統參數及帶孔遮檔板參數進行初始化，并將電動位移臺移至合適位置；
20、3)開啟激光器一段時間并使用功率探測器采集信號；
21、4)控制器保存此位置信號信息，并將位移平臺沿光軸方向移動一定的位置；
22、5)重復步驟3)和4)，直至達到相應的采集要求。
23、進一步，所述步驟s3包括，自動化控制器根據選定的遮擋板通孔半徑參數，利用公式(3)對步驟s2采集的數據進行擬合，得到焦點位置；
24、其中，所述數據處理單元的擬合公式為
25、
26、其中，rhole為步驟s1.1選定的遮光擋板通孔半徑，z軸為光軸方向，以激光傳輸方向為正，p0為激光輸出功率，λ為激光波長，r0為激光的束腰半徑。
27、與現有技術相比，本專利技術的技術效果。
28、(1)本專利技術針對激光器使用時需要確定焦點位置的需求，提出了一種低成本且高效的自動化裝置，用于定位激光光斑的位置，該裝置依據光路的傳輸方向進行設計。
29、(2)本專利技術根據光斑的高斯分布特點，提出了一種高效確定激光焦點的方法。可以快速準確定位激光焦點位置，為激光加工檢測等領域提供技術支持。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于高斯能量分布的激光光束焦點定位方法，其特征在于，包括步驟如下：
2.根據權利要求1所述的基于高斯能量分布的激光光束焦點定位方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：
3.根據權利要求2所述的基于高斯能量分布的激光光束焦點定位方法，其特征在于，所述步驟S1.1中對高斯光束強度在激光光斑平面的遮擋板通孔半徑范圍內進行積分，得到透過遮擋板的激光功率：
4.根據權利要求1所述的基于高斯能量分布的激光光束焦點定位方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：
5.根據權利要求1所述的基于高斯能量分布的激光光束焦點定位方法，其特征在于，所述步驟s3包括，自動化控制器(4)根據選定的遮擋板通孔半徑參數，利用公式(3)對步驟s2采集的數據進行擬合，得到焦點位置；
【技術特征摘要】
1.一種基于高斯能量分布的激光光束焦點定位方法，其特征在于，包括步驟如下：
2.根據權利要求1所述的基于高斯能量分布的激光光束焦點定位方法，其特征在于，所述步驟s1具體包括：
3.根據權利要求2所述的基于高斯能量分布的激光光束焦點定位方法，其特征在于，所述步驟s1.1中對高斯光束強度在激光光斑平面的遮擋板通孔半徑范圍內進行積分，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：田云先，程鑫，徐天柱，劉世杰，潘靖宇，吳志華，劉昶，葉聞語，
申請(專利權)人：中國科學院上海光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。