提出一种基于CCD相机和双朗伯靶的能流均匀性测量系统和方法。系统有两块朗伯靶,其中一块是固定的水冷朗伯靶,靶中心开孔处装有一个用来获得区域灰度值的热流探测器,另一块是可移动朗伯靶,用于拍摄没有探测器的光斑图像。所提方法可以直接获得探测器区域的像素灰度值,使得测量过程简单精确。详细阐述了测量原理和聚焦光斑灰度图像能流密度分布提取的整个过程,并搭建了平台,测量了多块小型定日镜的光斑能流分布,验证了所提方法的正确性和可行性。通过重复性实验和误差分析,结果表明,所提方法检测的峰值能流密度误差小于2.4%,所提方法可用于线性菲涅耳聚光系统二次聚光器开口平面处吸热管表面的能流分布检测。

对等离子体光斑的灰度特征进行分析。首先,在HSL彩色空间上对原光斑图像的L分量进行主成分提取并结合掩模处理,得到具有高信噪比的有效灰度图。对处理前后单个光斑图像的平均灰度曲线进行分析,发现原光斑图像的灰度曲线包含许多毛刺,而经处理后的曲线更为平滑。其次,对光斑序列样本图像的灰度特征进行提取,发现光斑序列图像的灰度随飞秒激光束往复烧蚀运动呈周期性变化。然后,采用分形插值与小波变换相结合的方法对光斑序列图像的平均灰度特征曲线进行处理,该方法不仅清晰地保留了平均灰度特征曲线的细节信息,而且使该曲线变得更为平滑。最后,对光斑灰度特征与烧蚀加工功率、加工平台运动之间的相关性进行分析,发现之间存在极强的相关性,这对利用光斑灰度指标调节激光功率和反馈微结构的加工深度提供了有意义的依据。