本文關(guān)鍵詞：激光光束M~2因子測(cè)試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光自其誕生之日來,已經(jīng)對(duì)我們的生活的產(chǎn)生了一些比較大的影響。激光技術(shù)已滲透到了我們平常的生活當(dāng)中。比如應(yīng)用到制造加工行業(yè)、醫(yī)療器械行業(yè)和通信行業(yè)等等。隨著科技的不斷進(jìn)步,激光應(yīng)用技術(shù)范圍也在不斷的擴(kuò)大,其應(yīng)用過程中有一個(gè)比較重要的難點(diǎn),就是如何準(zhǔn)確的判斷激光光束質(zhì)量的好壞。本文根據(jù)激光應(yīng)用過程中所需要的激光的參量,研究并制造了一種可以對(duì)激光光束質(zhì)量自動(dòng)測(cè)試以及分析的儀器,本文設(shè)計(jì)的儀器對(duì)激光波長(zhǎng)在400-1100nm范圍的多種不同型號(hào)的激光器光束質(zhì)量的進(jìn)行測(cè)試以及分析。本文通過對(duì)激光光束的相關(guān)參量以及參量適用范圍的研究,認(rèn)為激光光束M~2因子是比較好的能評(píng)價(jià)激光質(zhì)量的一個(gè)參量。通過對(duì)M~2因子測(cè)試方案的研究,設(shè)計(jì)了本測(cè)試儀采用“定透鏡,動(dòng)探頭”的測(cè)試方案。通過研究如何用衰減片快速衰減激光的能量(功率),設(shè)計(jì)了一些衰減裝置如外置固定衰減器、內(nèi)置連續(xù)衰減器等衰減模塊,并根據(jù)項(xiàng)目需要完成了的CCD選型。隨后根據(jù)ISO的M~2因子計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)了圖像光斑邊緣識(shí)別以及提取算法,可以精確計(jì)算出的光斑直徑,通過研究所需要的關(guān)鍵參量,設(shè)計(jì)了高精度傳播軌跡擬合算法。最后通過對(duì)穩(wěn)定光源He-Ne半導(dǎo)體激光器進(jìn)行測(cè)試比較,測(cè)量的結(jié)果顯示,本論文所設(shè)計(jì)研發(fā)的測(cè)試儀能夠精確的測(cè)量出包括激光M~2因子在內(nèi)的幾個(gè)關(guān)鍵激光參量,并對(duì)其測(cè)試結(jié)果以及誤差的原因進(jìn)行了分析,完成了預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：激光 光束質(zhì)量 M~2因子 遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN24
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 項(xiàng)目背景9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.4 論文安排13-15
• 第2章 激光光束質(zhì)量的理論分析與研究15-25
• 2.1 激光的基本特性描述15-18
• 2.1.1 激光的瑞利長(zhǎng)度15
• 2.1.2 激光的強(qiáng)度15-16
• 2.1.3 激光的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角16-17
• 2.1.4 激光的束寬17-18
• 2.2 評(píng)價(jià)光束質(zhì)量的參數(shù)以及適用性18-21
• 2.2.1 聚焦光斑尺寸19
• 2.2.2 遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角19
• 2.2.3 衍射極限倍數(shù)19-20
• 2.2.4 環(huán)圍能量（功率）比20
• 2.2.5 M~2因子和K因子20
• 2.2.6 激光光束亮度20
• 2.2.7 Kf20-21
• 2.2.8 斯特列爾比（Strehl比）21
• 2.3 用激光光束M~2因子評(píng)價(jià)其光束質(zhì)量21-23
• 2.3.1 各參量如何評(píng)價(jià)激光光束質(zhì)量21-22
• 2.3.2 激光光束M~2因子的局限性22
• 2.3.3 為何用M~2因子當(dāng)做評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 第3章 測(cè)試儀總體分析與設(shè)計(jì)25-37
• 3.1 需求分析及指標(biāo)設(shè)計(jì)25-28
• 3.2 測(cè)量對(duì)象-激光光束M~2因子28-29
• 3.3 M~2因子測(cè)量方案29
• 3.4 激光光束M~2因子測(cè)試儀的主要工作原理29-31
• 3.5 測(cè)試儀器整機(jī)方案設(shè)計(jì)31-36
• 3.5.1 硬件設(shè)計(jì)方案32-33
• 3.5.2 軟件設(shè)計(jì)方案33-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第4章 測(cè)試儀硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)37-43
• 4.1 硬件電路功能37
• 4.2 電路板的主要元器件介紹37-40
• 4.2.1 光電開關(guān)與霍爾開關(guān)的引腳定義37-38
• 4.2.2 開關(guān)電源的選擇38
• 4.2.3 電源芯片的使用以及選擇38-39
• 4.2.4 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的使用39
• 4.2.5 單片機(jī)核心芯片引腳的使用說明39
• 4.2.6 電路板接線定義39-40
• 4.3 電路軟件實(shí)現(xiàn)40-42
• 4.3.1 下位機(jī)軟件類及其介紹40
• 4.3.2 串口控制模塊以及協(xié)議40-41
• 4.3.3 直線電機(jī)的控制41-42
• 4.3.4 衰減輪盤的控制42
• 4.4 本章小結(jié)42-43
• 第5章 測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)43-55
• 5.1 測(cè)試軟件的功能43
• 5.2 軟件界面43-44
• 5.3 系統(tǒng)設(shè)置模塊實(shí)現(xiàn)44-46
• 5.4 旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制模塊及其算法實(shí)現(xiàn)46-47
• 5.4.1 算法原理46-47
• 5.4.2 算法實(shí)現(xiàn)47
• 5.5 步進(jìn)電機(jī)控制模塊47-48
• 5.6 圖像預(yù)處理模塊機(jī)器算法實(shí)現(xiàn)48-51
• 5.6.1 算法原理48-50
• 5.6.2 算法實(shí)現(xiàn)50-51
• 5.7 參數(shù)計(jì)算模塊及其算法實(shí)現(xiàn)51-54
• 5.7.1 算法原理51-54
• 5.7.2 算法實(shí)現(xiàn)54
• 5.8 系統(tǒng)工具模塊實(shí)現(xiàn)54
• 5.9 本章小結(jié)54-55
• 第6章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及誤差分析55-59
• 6.1 測(cè)試儀實(shí)物圖55
• 6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果55-56
• 6.3 測(cè)試誤差分析56-58
• 6.3.1 聚焦透鏡像差引起的測(cè)量誤差56-57
• 6.3.2 圖像處理系統(tǒng)引起的光束束寬測(cè)量誤差57-58
• 6.4 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65

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