4-16  集成化光束质量测试系统

解  平  胡晓阳  雒仲祥  谢川林  彭  勇  田小强  何均章  魏继峰

集成化光束质量测试系统的探头包括卡塞格仑扩束器、准直镜、分光元件、自准直光源扩束器、671 mm激光器、分束元件，集成化光束质量测试系统的结构见图1。采集处理系统包含CCD探测器和采集卡、处理软件。由于采集系统的探测器为模拟相机，由探测器输出的复合视频信号经采集卡进行A/D转换，送入计算机，由采集软件对光班图像进行处理，获取远场光班的数据。再利用输入光束的参数和光学系统的参数即可得到被测光束的光束质量。

图像采集处理软件将图像最大能够显示为512´480个单元，定义当软件分辨率设置为1´1时的最小图像单元为采集处理系统的像素。采集处理系统的像素作为测量光斑计算光束宽度的基本单位，是系统测试的一个关键参数。

采用小孔法测试集成化光束质量测试系统数据采集处理系统的像素尺寸（图2）。设图2中小孔直径为d，小孔到CCD光敏面的距离为L，根据衍射理论：当小孔直径与小孔距离CCD光敏面之间的距离满足下面条件d² >lL时，其衍射效应可以忽略不计，式中，l为所使用激光器的波长。因此平行光垂直通过小孔获取饱和光斑的图像，饱和光班图像的尺寸即小孔的尺寸，由图像x(y)方向的大小和图像x(y)方向内包含的像素的数量即可得到数据采集处理系统的像素尺寸。

利用衍射效应的光栅方法测试系统等效焦距，见图3。在此基础上对集成化光束质量测试系统测量数据的有效性做出了规定：背景设置满足采集软件统计的像素的ADU值绝大多数为0，ADU值为2的像素不超过20。在利用12位采集卡的情况下，采集光斑的峰值Peak显示在1 500~3 200之间。

利用平行光对集成化光束质量测试系统的固有光束质量进行了测试，测试结果系统的固有光束质量小于2。