随着科技的发展,光纤传感技术以其灵敏度高、抗电磁干扰能力强、适应性好等特点广泛应用于军事、航空、能源环保等领域。可见光波段作为光学研究中非常重要的波段,其波段内光纤输出的光束特征是研究光纤传感的重要参考因素。传统检测光纤输出的方法有利用光电探测器、光谱仪、光功率计等,但这些方法或者精确度不高、或者不能直观观测到光纤输出的光束特征情况。因此,开发一种响应速度快、稳定性高、实验结果直观的光纤输出光束特征检测系统具有十分重要的意义。本课题设计了一种基于CCD图像传感器的检测系统,对光纤输出光束特性进行实时在线检测,通过FPGA驱动面阵CCD实现对光纤输出光束的光强分布特征进行实时采集,并将数据通过TCP/IP接口发送到上位机进行处理,在上位机中进行可视化处理并得到光束特征参数同时建立光场分布的三维模型。论文的主要内容有:首先,根据光束检测系统的发展现状,针对光纤输出的光束特征,提出了采用面阵CCD对光束特征进行在线实时获取的方案;其次,对系统的开发平台以及各模块的工作原理进行了详细的说明,并对系统硬件电路方案进行了论证和设计;再次,分别从时序的设计、信号的流向、数据的处理、模块间的协同工作等方面进行了FPGA的Verilog HDL程序设计,并在Modelsim环境下对设计的各个功能单元进行了仿真验证;最后,设计并完成整个硬件系统的电路实现并进行了大量的实验研究。对CCD成像质量、实时数据采集与传输等方面开展了验证与优化设计,并将采集的光纤输出图像数据发送给上位机,在上位机中生成图像并获取光束特征参数以及建立光场分布的三维模型,进而对所设计的硬件系统功能和特性进行深入的测试与验证。本文设计的基于面阵CCD的光束特征检测系统能够用廉价的成本实现光束光场分布特征的在线检测、处理及传输,通过配合上位机软件能够对光束特征参数以及光束光场的三维分布进行实时获取和质量分析。本文研究成果对于解决低成本光束特征分析和光干涉场分布的实时测量具有很好的实际参考价值。