便携式可见/近红外激光光束参数检测设备光学系统研究
激光光束质量评估及轴一致性检测是激光器产品和含激光测距、瞄准、指示等光电装备研发、生产和试验领域的热点，若要同时实现激光束发散角和光轴一致性检测，目前普遍采用大口径平行光管，此类设备往往都比较笨重。为使检测设备轻量化，设计了一种便携式可见/近红外激光光束参数检测设备的光学系统。 本文通过查阅相关文献资料，对比分析了几种激光光束发散角、光点走动量以及多轴一致性的测量设备光学系统的优劣性，根据检测设备设计功能及使用要求，选择了基于焦斑法测量原理的光学系统基本结构。在此基础上针对设备380nm~1700nm宽光谱工作范围、亮场检测及检测过程快速对准、较大间距轴一致性检测等实际功能需求，分别设计了可见光CCD和近红外CCD双探测器及光谱分光组件、内部目视对准目标模拟和激光轴线指示光学系统组件、间距可调分光/耦合扩径镜组件。对光学系统进行了器件选型和参数计算，利用Zemax软件对光学系统进行了仿真及优化设计。设计结果表明该系统在各组态下均接近衍射极限，点列图RMS半径值小于艾里斑半径，波像差RMS值均小于λ/20，系统整体成像情况良好。进一步利用Zemax软件对所设计的系统进行了公差分析，结果表明所设计的系统具有一套较为宽松的公差。考虑到外场实际工作环境温度以及气压变化对系统成像的影响，还对光学系统进行了环境适应性分析，并提出了相应补偿，以保证系统在环境变化时依旧能保持检测结果的准确性。最后，对设计的系统进行实际测试，实验结果表明，所设计的光学系统能满足便携式可见/近红外激光光束参数检测设备的需求，很好地解决了便携性、宽光谱、亮场环境、大间距轴一致性检测等实际难题，对实现激光参数检测设备多功能化、集成化和小型化提供了一种新的光学系统解决方案，对保障激光类产品质量，促进此类产品检测技术进步具有现实意义。
光学系统;优化设计;激光光束;质量评估;轴一致性检测
长春理工大学
硕士
仪器仪表工程
石利霞
2022
中文
TH74;TH702
2023-02-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）