[发明专利]一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法

权利要求书

1.一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法，其特征在于，包括：

光源(1)，用于产生待测光束；

显微物镜(2)和透镜(3)用于将入射光源完成扩束；

变形镜(4)在单幅图像曝光时间内以较高频率随机变形，均匀出射光能量分布；

透镜(5)将平行光聚焦；

分束镜(6)、摆镜(7)和探测器(8)组成摆镜系统，探测器(8)连续曝光，计算分析系统计算出每幅图像质心位置，同时控制摆镜(7)摆动以保证光斑质心锁定于指定像素；

光阑(9)和透镜(10)配合形成满足光纤入射焦比的光；

光纤(11)在长距离保持低光能损耗；

透镜(12)将光纤(11)出射光转化为平行光。

2.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法，其特征在于，光源(1)可以是激光，同时也可采用空心阴极灯、卤素灯、星光和其他光源。

3.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法，其特征在于，所述准直系统包括显微物镜(2)和透镜(3)，同时实现扩束作用。

4.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法，其特征在于，所述变形镜(4)在单幅图像曝光时间内做多次随机变动，用于光斑能量分布的均匀化。

5.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法，其特征在于，探测器(8)图像采集频率高于变形镜变形频率，通过分析连续采集图像像斑质心位置为摆镜(7)的摆动提供负反馈，用于稳定像斑质心位置。

6.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法，其特征在于，摆镜(7)反射光束为均匀能量分布后的输出光斑。

7.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法，其特征在于，当光路中存在光纤时，所述光阑(9)和透镜(10)根据光纤入射焦比调节入射光。

8.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法，其特征在于，所述透镜(12)将光纤输出光束重新平行化。

9.一种如权利要求1-8任何一项所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法，其特征在于不论光路中是否存在光纤，均能提高输出光束能量分布均匀性。

所述无光纤光路图1(a)提高输出光斑能量分布性按照以下步骤进行：

步骤1，光源1开启后，出射光经过显微物镜2和透镜3准直扩束。

步骤2，光束到达变形镜4。在单幅图像曝光时间内，变形镜4做多次随机变形，均匀光斑能量分布。

步骤3，光束进一步经过透镜5和分束镜6部分反射到探测器8连续曝光，探测器8采集频率高于变形镜变形频率。经过分析探测器8采集到的图像后控制摆镜7，稳定像斑位置，随后输出。

所述有光纤光路图1(b)提高输出能量分布性按照以下步骤进行：

步骤1，光源1开启后，出射光经过显微物镜2和透镜3扩束后，再经由光阑9和透镜10形成一定入射焦比耦合进入光纤11。

步骤2，光束从光纤出射后，经透镜12准直到达变形镜4。在单幅图像曝光时间内，变形镜4做多次随机变形，均匀光斑能量分布。

步骤3，光束进一步经过透镜5和分束镜6部分反射到探测器8连续曝光，探测器8采集频率高于变形镜变形频率。经过分析探测器8采集到的图像后控制摆镜7，稳定像斑位置，随后输出。

10.根据权利要求1所述的提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在于,为摆镜提供负反馈图像质心计算方法为灰度加权质心算法:

x0=Σi=1mΣj=1nxi,j·(I′(xi,yj))2Σi=1mΣj=1n(I′(xi,yj))2y0=Σi=1mΣj=1nyi,j·(I′(xi,yj))2Σi=1mΣj=1n(I′(xi,yj))2]]>

其中I′(x_i，y_j)∈I(x_i，y_j)|I(x_i，y_j)＞T,i，j为图像的方向，m和n分别为i，j方向像素的数量，I(x_i，y_j)为像素点(x_i，y_j)的灰度值。T为背景噪声强度，通过对图像边缘累加再取平均值来作为T值。