基于逐点扫描的探测器阵列靶标定系统

发布时间：2020-12-24 08:47

　　为分析激光发射系统的性能,需要测量激光光斑的绝对功率密度时空分布,探测器阵列靶是有效手段之一。为实现定量分析,需要对探测器阵列靶进行标定。探测器阵列靶单元数多,标定难度大,设计有效的标定系统十分重要。设计了一种新的标定系统,该系统采用逐点扫描的方式,具有适用性广、成本低、精度高等特点。并以某项目为例对标定系统的测量不确定度进行了测试分析,结果表明:可见光波段的测量不确定度为2.99%,近红外波段的测量不确定度为3.62%,中红外波段的测量不确定度为6.17%.该标定系统是探测器阵列靶标定的有效手段,值得借鉴。 

【文章来源】：红外与激光工程. 2020年02期 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

探测器阵列靶标定装置示意图

光束整形装置的作用是将标定激光器输出的高斯光束变为功率密度分布较均匀的平顶光束。标定激光器输出的光束一般为高斯光束，光束束宽很窄，光斑较小，而阵列靶的取样孔及探测器的光敏面比较小，难以通过目视的方式进行严格的对准。为保证标定的准确性，在标定的光学系统中，需加入光束整形装置，将高斯光束整形为光斑较大，且较均匀的平顶光束。该平顶光束的均匀性对最终的标定精度及标定效率有较大影响；平顶光束的均匀性越好，则标定精度更高，同时逐点扫描的速度可以更快，标定效率也更高。设计的光束整形装置如图2所示，激光光束经过扩束匀化器后，激光光斑变成直径较大的高斯光束，该光束再经后级光束匀化器进行光束整形，最终变为功率密度分布较均匀的平顶光束。分光镜1的作用是将主光束按照固定比例分成两路，其中一路光束由定标探测器模块接收，另一路光束由阵列靶上待标定探测器单元接收。这里需要注意的是定标探测器模块和待标定探测器单元到分光镜1的距离必须相同，形成共轭，这样才能保证它们所接收到的激光光斑分布一致。

其次，获得标定光源的真实功率密度。分光镜将主光束按照分光比例分成两路，其中一路由定标探测器模块接收，定标探测器模块安装在一套二维扫描平台上，探测器取样孔正对标定光束，二维扫描平台按照程序设定的单点扫描轨迹，将定标探测器模块取样孔围绕光斑做二维扫描，扫描过程需遍历整个光斑，用于获得光斑的功率密度相对分布，配合激光功率计可计算出真实功率密度，单点扫描轨迹如图3所示。最后，对探测器阵列靶上各个探测器单元逐一标定，获得各个探测器单元与真实功率密度间的关系。经分光镜分出的另一路光束由阵列靶上待标定探测器单元接收，二维扫描平台带动待标定探测器单元按照设定的程序围绕光斑做二维逐点扫描。图4给出的是以6×6阵列靶模块为例的扫描轨迹示意图，而靶上单个探测器单元的扫描方式与定标探测器模块扫描方式一样，如图4所示。

【参考文献】：
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本文编号：2935350