1.一种定焦及焦距测量装置,其特征在于,包括:依次设置的准直器、光路延长系统、透镜和光束接收系统;所述准直器用于射出高斯光束;所述光路延长系统包括:入射镜、光路延长镜组和出射镜;进行定焦时,所述准直器射出的所述高斯光束的光轴与透镜光轴重合,所述准直器射出的所述高斯光束经所述入射镜反射至所述光路延长镜组,所述高斯光束经所述光路延长镜组多次反射后入射至所述出射镜,并经所述出射镜反射至所述透镜,且所述出射镜射出的所述高斯光束的光轴与所述透镜光轴重合;所述光束接收系统具有靶面,所述高斯光束经过所述透镜在所述靶面上形成光斑;其中,所述光束接收系统沿平行于所述透镜光轴的方向可移动,进行定焦时,调整所述入射镜对所述高斯光束进行反射的入射角,以调整所述高斯光束的物方束腰距离。
2.根据权利要求1所述的定焦及焦距测量装置,其特征在于,所述装置还包括:高精度旋转位移台和调整架;所述准直器固定在所述调整架上,所述高精度旋转位移台承载所述调整架和所述准直器;焦距测量时,所述高精度旋转位移台用于带动所述准直器旋转预设角度,以使所述准直器射出的所述高斯光束的光轴与所述透镜光轴的夹角呈所述预设角度。
3.根据权利要求2所述的定焦及焦距测量装置,其特征在于,所述高精度旋转位移台具有角度反馈模块,所述角度反馈模块用于获取所述准直器的旋转角度。
4.根据权利要求1所述的定焦及焦距测量装置,其特征在于,所述光路延长系统还包括壳体,所述壳体具有容纳腔和开口,所述容纳腔通过所述开口与外界连通,所述光路延长镜组设置在所述容纳腔内,所述入射镜和所述出射镜设置在所述壳体外,所述高斯光束经所述入射镜反射后自所述开口入射至所述光路延长镜组,由所述光路延长镜组射出的所述高斯光束自所述开口入射至所述出射镜。
5.根据权利要求1-4任一项所述的定焦及焦距测量装置,其特征在于,所述光路延长镜组包括:第一反射镜、第二反射镜和折转镜,所述第一反射镜的反射面与所述第二反射镜的反射面相对且平行设置,经所述入射镜射出的所述高斯光束在所述第一反射镜和所述第二反射镜之间进行多次反射后,入射至所述折转镜,所述折转镜将所述高斯光束反射至所述出射镜。
6.根据权利要求1所述的定焦及焦距测量装置,其特征在于,所述光束接收系统包括:第一位移台和相机,所述第一位移台承载所述相机,所述相机包括所述靶面,所述第一位移台用于带动所述相机沿平行于所述透镜光轴的方向移动;所述装置还包括:计算机,所述相机与所述计算机相连接。
7.根据权利要求6所述的定焦及焦距测量装置,其特征在于,所述第一位移台具有位置反馈模块,所述位置反馈模块用于获取所述相机与所述透镜之间的距离。
8.一种定焦及焦距测量方法,其特征在于,包括:提供如权利要求1至7中任一项所述的定焦及焦距测量装置,所述装置包括:准直器、光路延长系统、透镜和光束接收系统,所述光路延长系统包括入射镜、光路延长镜组和出射镜,所述光束接收系统具有靶面;进行定焦,所述定焦包括:步骤S1:所述准直器射出的高斯光束经过所述光路延长系统和所述透镜在所述靶面上形成光斑,设置所述入射镜对高斯光束进行反射的入射角为第一角度,调整所述光路延长镜组,以使所述出射镜射出的所述高斯光束的光轴与所述准直器射出的所述高斯光束的光轴重合;步骤S2:沿平行于所述透镜光轴的方向移动所述光束接收系统至N个不同位置,获取每个位置处所述光束接收系统与所述透镜之间的像方距离及所对应的光斑半径,其中,N为大于等于10的整数;步骤S3:采用曲线拟合得到所述入射角为所述第一角度时,表示所述像方距离与所述光斑半径之间关系的第一曲线;步骤S4:设置所述入射镜对高斯光束进行反射的入射角为第二角度,重复所述步骤S2,采用曲线拟合得到所述入射角为所述第二角度时,表示所述像方距离与所述光斑半径之间关系的第二曲线;步骤S5:设置所述入射镜对高斯光束进行反射的入射角为第三角度,重复所述步骤S2,采用曲线拟合得到所述入射角为所述第三角度时,表示所述像方距离与所述光斑半径之间关系的第三曲线;步骤S6:获取所述第一曲线、所述第二曲线和所述第三曲线的交点,根据所述交点所对应的所述像方距离确定焦面位置,将所述光束接收系统移动至所述焦面位置实现定焦。
9.根据权利要求8所述的定焦及焦距测量方法,其特征在于,所述定焦及焦距测量装置还包括:高精度旋转位移台和调整架,所述准直器固定在所述调整架上;所述方法还包括:焦距测量,所述焦距测量包括:将所述光束接收系统移动至所述焦面位置;去掉所述光路延长系统,所述准直器射出的所述高斯光束经过所述透镜在所述靶面上形成光斑;调整所述高精度旋转位移台以使所述准直器旋转预设角度,得到所述光斑在所述靶面发生第一长度的位移;基于所述预设角度和所述第一长度通过焦距求取公式得到焦距;所述焦距求取公式为: ;其中,Δr为第一长度,f为焦距,α为预设角度。
10.根据权利要求8所述的定焦及焦距测量方法,其特征在于,所述曲线拟合的公式为: ;其中,z为像方距离,w 为光斑半径,A、B和C均为待定系数。