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CCD的非线性响应特性对光束质量测量的影响及修正

景文博 张汝平 王晓曼 赵洁 杨世钰 高洋洋

景文博, 张汝平, 王晓曼, 赵洁, 杨世钰, 高洋洋. CCD的非线性响应特性对光束质量测量的影响及修正[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(8): 817004-0817004(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0817004
引用本文: 景文博, 张汝平, 王晓曼, 赵洁, 杨世钰, 高洋洋. CCD的非线性响应特性对光束质量测量的影响及修正[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(8): 817004-0817004(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0817004
Jing Wenbo, Zhang Ruping, Wang Xiaoman, Zhao Jie, Yang Shiyu, Gao Yangyang. Impact and correction of CCD nonlinear response on measurement of the laser beam quality[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(8): 817004-0817004(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0817004
Citation: Jing Wenbo, Zhang Ruping, Wang Xiaoman, Zhao Jie, Yang Shiyu, Gao Yangyang. Impact and correction of CCD nonlinear response on measurement of the laser beam quality[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(8): 817004-0817004(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0817004

CCD的非线性响应特性对光束质量测量的影响及修正

doi: 10.3788/IRLA201746.0817004
基金项目: 

吉林省科技厅重点科技攻关项目(20160204009GX)

详细信息
    作者简介:

    景文博(1980-),男,副教授,博士,主要从事大气激光通信、图像处理方面的研究。Email:wenbojing@sina.com

  • 中图分类号: TN386.5

Impact and correction of CCD nonlinear response on measurement of the laser beam quality

  • 摘要: 在利用电荷耦合器件CCD对激光光束质量测量的过程中,通过对比不同的激光波长,分析了CCD的光电响应非线性特性对光束质量M2因子评价的影响。由于对未进行线性标定的CCD所测得的四种不同波长的激光器的光束束宽值相对比较大,这会对激光光束质量的测量精度带来影响,因此提出了一种新的基于面阵型光电探测器的光电响应标定方法。搭建基于CCD测量法的激光光束质量测量系统,建立高斯型激光光束的近远场传输模型,对激光束在传输方向上不同位置处的焦散廓形进行多次采样,利用统计学方法得到CCD的光电响应线性区间。仿真和实验结果表明:利用CCD光电响应特性的标定结果对图像进行非线性灰度修正,对比国际标准激光光束质量分析仪,所测得的激光光束质量M2因子更加准确且相对误差降低了2.36%。提出的方法可有效提高激光光束质量M2因子的测量精度,对于评价激光光束质量具有重要的应用价值。
  • [1] Liu Yaqun, Tang Shunxing, Guo Yajing, et al. Analysis of influence of CCD's nonlinear photoelectric characterization on evaluation the high power laser beam quality[J]. Chinese Journal of Lasers, 2015, 42(4):0402001. (in Chinese)刘亚群, 唐顺兴, 郭亚晶, 等. CCD光电响应非线性特性对高功率激光光束质量评价的影响[J]. 中国激光, 2015, 42(4):0402001.
    [2] He Yuanxing, Li Xinyang. Analysis of influence of CCD's nonlinear response characterization on measurement results of focal spot and beam quality[J]. Chinese Journal of Lasers, 2012, 39(2):0408001. (in Chinese)贺元兴, 李新阳. CCD光电响应非线性特性对激光远场焦斑测量及光束质量计算的影响[J]. 中国激光, 2012, 39(2):0408001.
    [3] Lv Baida, Ji Xiaoling, Luo Shirong, et al. Parametric characterization of laser beams and beam quality[J]. Infrared and Laser Engineering, 2004, 33(1):15-17. (in Chinese)吕百达, 季小玲, 罗时荣, 等. 激光的参数描述和光束质量[J]. 红外与激光工程, 2004, 33(1):15-17.
    [4] Wang Yanping, Wang Qianqian, Ma Chong. Factors affecting the accurate measurement of laser beam width with CCD camera[J]. Chinese Journal of Lasers, 2014, 41(2):0208002. 王艳萍, 王茜蒨, 马冲. 影响基于CCD相机激光光束宽度精确测量的因素[J]. 中国激光, 2014, 41(2):0208002.
    [5] Liu Zexun, Quan Xianrong, Ren Jianwei, et al. Calibration of CCD camera's output non-uniformity linear corrected coefficient[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(8):2212-2215. (in Chinese)刘则洵, 全先荣, 任建伟, 等. CCD相机输出非均匀性线性校正系数的定标[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(8):2212-2215.
    [6] Feng Guoying, Zhou Shouhuan. Discussion of comprehensive evaluation on laser beam quality[J]. Chinese Journal of Lasers, 2009, 36(7):1643-1653. (in Chinese)冯国英, 周寿桓. 激光光束质量综合评价的探讨[J]. 中国激光, 2009, 36(7):1643-1653.
    [7] Huang Linhao, Liao Xuebing, Zhao Haiyan, et al. Utilizing laser beam analyzer to measure[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(8):2197-2200. (in Chinese)黄林昊, 廖学兵, 赵海燕, 等. 利用光束质量分析仪测量因子[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(8):2197-2200.
    [8] Lv Baida, Kang Xiaoping. Some aspects of laser beam quality[J]. Infrared and Laser Engineering, 2007, 36(1):47-51. (in Chinese)吕百达, 康小平. 对激光光束质量一些问题的认识[J]. 红外与激光工程, 2007, 36(1):47-51.
    [9] Liu Minshi, Wang Xiaoman, Jing Wenbo. Influence of double door adaptive threshold value on measurement precision of beam quality factor[J]. Journal of Jilin University, 2012, 42(4):1066-1070. (in Chinese)刘敏时, 王晓曼, 景文博. 双波门自适应阈值法对光束质量因子测量精度的影响[J].吉林大学学报, 2012, 42(4):1066-1070.
    [10] Zhang Haizhuang, Meng Zhiyong, Ding Shuai, et al. Laser spot image acquisition method by using CCD camera method[J]. Optics and Optoelectronic Technology, 2013, 11(5):33-35. (in Chinese)张海庄, 孟智勇, 丁帅, 等. CCD摄像法采集激光光斑图像方法研究[J]. 光学与光电技术, 2013, 11(5):33-35.
    [11] Zhang Haizhuang, Yao Mei, Lei Ping, et al. Research of image processing method of far-field laser spots[J]. Laser Technology, 2013, 37(4):460-463. (in Chinese)张海庄, 姚梅, 雷萍, 等. 远场激光光斑图像处理方法研究[J]. 激光技术, 2013, 37(4):460-463.
  • [1] 淡金川, 谭少阳, 王邦国, 肖垚, 邓国亮, 王俊.  波导结构对905 nm隧道结级联半导体激光器的光束质量和功率的影响 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210979-1-20210979-7. doi: 10.3788/IRLA20210979
    [2] 李国会, 杜应磊, 徐宏来, 向汝建, 吴晶, 谢川林, 周志强, 刘章文, 向振佼, 张秋实.  双变形镜对Yb:YAG板条激光器光束质量校正技术 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210800-1-20210800-11. doi: 10.3788/IRLA20210800
    [3] 付敏, 李智贤, 王泽锋, 陈子伦.  高光束质量3×1光纤功率合束器的研制 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210354-1-20210354-7. doi: 10.3788/IRLA20210354
    [4] 白翔, 何洋, 于德洋, 张阔, 陈飞.  小型化高光束质量MgO: PPLN中红外光参量振荡器 . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20190512-1-20190512-6. doi: 10.3788/IRLA20190512
    [5] 柏刚, 沈辉, 杨依枫, 赵翔, 张璟璞, 何兵, 周军.  光谱合成激光阵列指向偏差的光束特性分析 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 103010-0103010(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0103010
    [6] 陈海东, 赵坤, 史学舜, 刘长明, 刘玉龙, 刘红博.  基于长波红外探测器绝对光谱响应度测量的激光源 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1205002-1205002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1205002
    [7] 王彬, 孙洪涛, 于永吉, 张健, 金光勇.  高功率声光调Q主振荡功率放大器 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1205003-1205003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1205003
    [8] 黄大杰, 范薇, 张攀政, 李菁辉, 唐顺兴, 郭亚晶, 李学春, 林尊琪.  光寻址空间光调制器研制进展及性能测试 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 920001-0920001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0920001
    [9] 赵坤, 史学舜, 刘长明, 刘玉龙, 陈海东, 刘红博, 陈坤峰, 李立功.  用于探测器中红外绝对光谱响应度测量的激光源 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705005-0705005(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0705005
    [10] 张阔, 陆君, 杨贵龙, 陈飞, 李殿军, 郑长彬, 郭劲.  大功率TEA CO2 激光远场发散角评估方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2286-2291.
    [11] 贾冠男, 尧舜, 潘飞, 高祥宇, 王智勇.  探针扫描法快速测量半导体激光阵列Smile效应 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3576-3579.
    [12] 李峙, 尧舜, 高祥宇, 潘飞, 贾冠男, 王智勇.  半导体激光器堆栈快轴光束质量计算的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 85-90.
    [13] 任航.  支持像移补偿功能面阵CCD相机驱动电路系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 941-946.
    [14] 王静, 张宇, 吕品, 孙全.  激光仿真系统中非理想光源的模拟方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3527-3532.
    [15] 董繁龙, 赵方舟, 葛廷武, 王智勇.  光纤弯曲对掺镱光纤激光器光束质量的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3565-3569.
    [16] 吴超, 赵雅慧, 张蓉竹.  畸变光束远场光强叠加特性研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2437-2441.
    [17] 张世强, 蔡雷, 张政, 卢慧玲, 周松青, 瞿谱波.  超连续谱激光光束质量特性 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1428-1432.
    [18] 郭汝海, 陈宁, 时魁, 王兵, 施龙.  高功率激光系统中内光路热变形的仿真及实验研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2925-2930.
    [19] 汤伟, 郭劲, 邵俊峰, 郭汝海, 王挺峰.  激光重频对脉冲非稳腔TEA CO2激光远场传输特性的影响分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2380-2385.
    [20] 任航.  通用的全帧型面阵CCD时序发生器设计方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1842-1847.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-12-05
  • 修回日期:  2017-01-15
  • 刊出日期:  2017-08-25

CCD的非线性响应特性对光束质量测量的影响及修正

doi: 10.3788/IRLA201746.0817004
    作者简介:

    景文博(1980-),男,副教授,博士,主要从事大气激光通信、图像处理方面的研究。Email:wenbojing@sina.com

基金项目:

吉林省科技厅重点科技攻关项目(20160204009GX)

  • 中图分类号: TN386.5

摘要: 在利用电荷耦合器件CCD对激光光束质量测量的过程中,通过对比不同的激光波长,分析了CCD的光电响应非线性特性对光束质量M2因子评价的影响。由于对未进行线性标定的CCD所测得的四种不同波长的激光器的光束束宽值相对比较大,这会对激光光束质量的测量精度带来影响,因此提出了一种新的基于面阵型光电探测器的光电响应标定方法。搭建基于CCD测量法的激光光束质量测量系统,建立高斯型激光光束的近远场传输模型,对激光束在传输方向上不同位置处的焦散廓形进行多次采样,利用统计学方法得到CCD的光电响应线性区间。仿真和实验结果表明:利用CCD光电响应特性的标定结果对图像进行非线性灰度修正,对比国际标准激光光束质量分析仪,所测得的激光光束质量M2因子更加准确且相对误差降低了2.36%。提出的方法可有效提高激光光束质量M2因子的测量精度,对于评价激光光束质量具有重要的应用价值。

English Abstract

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