消散斑LSR中斑点对比度的计算

时间：2023-06-10

激光的相干性在许多科学系统中被广泛应用，但这种干涉过程在光学检测器应用来说是一种缺点。在粗糙的光学表面上，例如电影屏幕，会出现局部的干扰，例如照相机或人眼可以观察到颗粒状的光斑图案。这种光斑图案降低了测量系统的分辨率，也导致投影图像的噪音。图1是斑点图案和斑点中心测量的强度曲线，这种非均匀的强度分布对表现出局部饱和点的光检测器造成了很大的限制，此外，这种图案可能会干扰人眼。减少斑点会提高激光投影的质量，因为任何斑点都会严重降低投影图像的质量。使用激光散斑衰减器可以有效的抑制斑点。

图1 (a) CCD相机上的斑点图案的图像，(b) 通过斑点中心的水平轴上测量的强度曲线。

斑点对比度

斑点对比度S被定义为某一区域内强度的标准偏差，并以其平均值Imean为标准，其平均值Imean，如下所示。

散斑对比度取决于0和1，其中零代表没有斑点的均质光束。使用激光散斑减少器（LSR）所产生的斑点对比度会降低。

斑点对比度的减少效率

在微观层面上，斑点的减少取决于：

- 激光的波长和带宽

- 激光的偏振状态

这两个参数由激光器很好地定义，并与被照射表面的质量一起，对斑点过程做出贡献。在一个固定的波长和偏振状态下，可以通过提高表面的质量来减少斑点对比度。

在宏观层面上，斑点的减少取决于：

- LSR的扩散角

- 探测系统的数值孔径

在这种情况下，通过角度多样性的潜在减少系数等于√（ø/Ω）是激光散斑减少器LSR的扩散角，Ω是探测系统的数值孔径，比较使用LSR的斑点对比度（SLSR）,与没有使用LSR的斑点对比度（S），减少效率被定义如下：

R[dB]=10㏒₁₀(S/S_LSR)

举一个例子，将斑点对比度从0.5降低到0.2，可提供4dB的降低效率。

组合扩散器：

消散斑镜片LSR由一个或两个后续扩散器组成，分别标记为LSR- 3000-XS和LSR3000-XD。一般情况下，**个扩散器是振荡的，而*二个扩散器是静态的，这就减少了生成的随机图案的相关长度。我们建议使用两个扩散器，因为减少斑点的效果更好，如果两个扩散器结合使用，总的扩散角的计算方法是：

∅组合角=√（ø1²+ ø2²）

斑点减少的测量

图2参考装置

图2显示了测量斑点减少的实验装置方案，激光被扩大到d3=5毫米的光束直径，由扩束器准直光束。在扩束器的输入端有一个消散斑镜片LSR，控制激光功率。同样，在扩束器的输出端也可以使用一个光圈d4，以精确控制照明。扩束器来精确控制LSR的照明光束大小，并尽量减少屏幕上的杂散光。在工作台的较末端。LSR被放置在光圈后的准直光束中，屏幕上的激光光斑图像被摄像机记录下来。图3中的面板显示了典型的斑点图像，这些图像是在没有任何LSR的情况下获得的（a），LSR处于静态模式（b），以及动态模式下的LSR（c）。彩色的线条显示了水平切割面，图4中描述了测量的强度曲线。

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