專(zhuān)利名稱(chēng)：空間濾波器光路準(zhǔn)直的調(diào)整裝置及調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與高功率激光裝置有關(guān)，特別是一種在高功率激光裝置中空 間濾波器光路準(zhǔn)直的調(diào)整裝置及調(diào)整方法。
技術(shù)背景國(guó)內(nèi)外目前用于慣性約束核聚變的高功率激光裝置，例如我國(guó)的神光n，美國(guó)的nif裝置，都要涉及空間濾波器的光路調(diào)整問(wèn)題，使用遠(yuǎn) 場(chǎng)探測(cè)裝置以實(shí)現(xiàn)空間濾波器的光路調(diào)整，這些遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)裝置一般都和主激光光路同軸，為了不影響主光路，其位置大多在空間濾波器3后的 反射鏡5后面，通過(guò)該反射鏡5的漏光來(lái)取樣，其光路結(jié)構(gòu)如圖1所示。 主要遠(yuǎn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)調(diào)整步驟是讓小孔4被照明，然后使小孔4成像到遠(yuǎn)場(chǎng)探 測(cè)器7上，由于小孔平面也是激光束焦面所在位置，這樣激光束焦斑也 同時(shí)成像到遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器7上，通過(guò)比較小孔中心和焦斑中心的誤差，調(diào) 整空間濾波器3前面的第一反射鏡1和第二反射鏡2就能使兩個(gè)中心重 合，實(shí)現(xiàn)空間濾波器的光路準(zhǔn)直調(diào)整。但是目前這種遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)裝置的主 要問(wèn)題是成像透鏡6和遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器7必須和主光路同軸，探測(cè)系統(tǒng)需要放在 主光路的反射鏡后面取樣，這就大大增長(zhǎng)了主光路的長(zhǎng)度，不便于空間 本就狹小的空間濾波器的排布。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供一種空間 濾波器光路準(zhǔn)直的調(diào)整裝置及調(diào)整方法，達(dá)到設(shè)備簡(jiǎn)、易調(diào)整、精度高 的目的。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種空間濾波器光路準(zhǔn)直的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)裝置，特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括 一緊貼空間濾波器小孔后放置的透射光柵；發(fā)光二極管和準(zhǔn)直透鏡構(gòu)成準(zhǔn)直的非相干照明光源，照射所述的小孔和透射光柵；由成像透鏡和遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器置于所述的透射光柵的衍射光束方向構(gòu)成 遠(yuǎn)場(chǎng)成像探測(cè)器，所述的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器的輸出接一計(jì)算機(jī)。利用所述的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)高功率激光裝置空間濾波器光路準(zhǔn)直 的方法，包括如下步驟① 首先在空間濾波器的小孔的后面緊貼其小孔板放置所述的透射光 柵并覆蓋所述的小孔；② 打開(kāi)主激光，激光束的焦斑穿過(guò)小孔照射透射光柵產(chǎn)生衍射，在 該透射光柵的一級(jí)衍射光方向設(shè)置遠(yuǎn)場(chǎng)成像探測(cè)器，使一級(jí)衍射光經(jīng)成 像透鏡在遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器上成像，通過(guò)計(jì)算機(jī)的圖像處理得到主激光的焦斑 中心；(D然后啟動(dòng)非相干照明光源照明所述的小孔，調(diào)整非相干照明光源 的準(zhǔn)直光束的入射角，使透射光柵產(chǎn)生的一級(jí)或者二級(jí)衍射光使小孔輪 廓通過(guò)成像透鏡成像在遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器上，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)的圖像處理得到小孑L中心.，④調(diào)整第一反射鏡和第二反射鏡，重復(fù)上述第②和第(D步，當(dāng)主激 光的焦斑中心和空間濾波器的小孔中心重合，即完成空間濾波器光路準(zhǔn) 直的調(diào)整。本發(fā)明的技術(shù)效果如下通過(guò)插入可移入移出光柵，將激光或照明光通過(guò)光柵的衍射光成像 到遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器，可以將光柵靈活地掛靠在空間濾波器的側(cè)壁上，也避免 了在主光軸上排布探測(cè)系統(tǒng)從而加長(zhǎng)主光路的弊端，只需要將遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè) 系統(tǒng)以與主光軸成一定夾角的空間排布即可。


圖1是現(xiàn)有的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)裝置的光路示意圖。圖2是本發(fā)明遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)裝置的光路示意圖。圖中l(wèi)一第一反射鏡2 —第二反射鏡3 —空間濾波器4一小孔 5 —第三反射鏡 6 —成像透鏡 7 —遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器 8 —準(zhǔn)直透鏡 9—激光二極管。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本 發(fā)明的保護(hù)范圍。先請(qǐng)參閱圖2，圖2是本發(fā)明遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)裝置的光路示意圖，由圖可 見(jiàn)，本發(fā)明空間濾波器光路準(zhǔn)直的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)裝置，其構(gòu)成包括 一緊貼空間濾波器小孔4后放置的透射光柵5;發(fā)光二極管9和準(zhǔn)直透鏡8構(gòu)成準(zhǔn)直的非相干照明光源，照射所述的小孔4和透射光柵5;由成像透鏡6和遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器7置于所述的透射光柵5的衍射光束方 向構(gòu)成遠(yuǎn)場(chǎng)成像探測(cè)器，所述的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器7的輸出接-一計(jì)算機(jī)。利用所述的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)高功率激光裝置空間濾波器光路準(zhǔn)直的方法，其特征在于包括如下步驟① 首先在空間濾波器3的小孔4的后面緊貼其小孔板放置所述的透射光柵5并覆蓋所述的小孔4;② 打開(kāi)主激光，激光束的焦斑穿過(guò)小孔4照射透射光柵5產(chǎn)生衍射， 在該透射光柵5的一級(jí)衍射光方向設(shè)置遠(yuǎn)場(chǎng)成像探測(cè)器，使一級(jí)衍射光經(jīng) 成像透鏡6在遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器7上成像，通過(guò)計(jì)算機(jī)的圖像處理得到主激光的 焦斑中心；③ 然后啟動(dòng)非相干照明光源照明所述的小孔4，調(diào)整非相干照明光源 的準(zhǔn)直光束的入射角，使透射光柵5產(chǎn)生的一級(jí)或者二級(jí)衍射光使小孔輪 廓通過(guò)成像透鏡6成像在遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器7上，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)的圖像處理得 到小孔中心；④ 調(diào)整第一反射鏡1和第二反射鏡2，重復(fù)上述第②和第③步，當(dāng)主 激光的焦斑中心和空間濾波器的小孔中心重合，即完成空間濾波器光路 準(zhǔn)直的調(diào)整?？臻g濾波器的光路遠(yuǎn)場(chǎng)準(zhǔn)直的原理如下 ①插入透射光柵5，使透射光柵5完全罩住空間濾波器3的小孔4， 為了使得激光一級(jí)衍射進(jìn)入遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器8成像系統(tǒng)，根據(jù)透射式光柵的 衍射方程《sin《+sin)二is:/1 (1) 式中，d為光柵常數(shù)，《為入射角度，《為衍射角度，K為衍射級(jí)次，入為入射光波長(zhǎng)。將遠(yuǎn)場(chǎng)成像系統(tǒng)(包括遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器和成像透鏡)的光軸調(diào)整與激光光軸成一定夾角(arc sin(X/d))，將激光焦斑成像于遠(yuǎn)場(chǎng)探 測(cè)器，并記錄其中心；② 關(guān)閉主激光，打開(kāi)發(fā)光二極管照明光源9，通過(guò)準(zhǔn)直透鏡8后準(zhǔn) 直為平行光照滿小孔4，使小孔1:1成像于遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器7。為使照明光 的一級(jí)衍射角度和激光的一級(jí)衍射角度一致，根據(jù)上述的衍射方程式調(diào) 整好照明光入射方向與激光光軸的夾角。將小孔輪廓成像于遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè) 器，采集圖樣，記錄小孔中心位置；③ 比較小孔中心和焦斑中心，調(diào)整第一反射鏡1和第二反射鏡2，直至小孔中心和焦斑中心完全重合，調(diào)整完成。綜上所述，本發(fā)明裝置和方法具有設(shè)備簡(jiǎn)、調(diào)整易、精度高的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1、一種空間濾波器光路準(zhǔn)直的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)裝置，特征在于其構(gòu)成包括一緊貼空間濾波器小孔(4)后放置的透射光柵(5)；發(fā)光二極管(9)和準(zhǔn)直透鏡(8)構(gòu)成準(zhǔn)直的非相干照明光源，照射所述的小孔(4)和透射光柵(5)；由成像透鏡(6)和遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器(7)置于所述的透射光柵(5)的衍射光束方向構(gòu)成遠(yuǎn)場(chǎng)成像探測(cè)器，所述的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器(7)的輸出接一計(jì)算機(jī)。
2、 利用權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)空間濾波器光路準(zhǔn)直的方法，其特征在于包括如下步驟① 首先在空間濾波器(3)的小孔(4)的后面緊貼其小孔板放置所述的透射光柵(5)并覆蓋所述的小孔(4);② 打開(kāi)主激光，激光束的焦斑穿過(guò)小孔(4)照射透射光柵(5)產(chǎn) 生衍射，在該透射光柵(5)的一級(jí)衍射光方向設(shè)置遠(yuǎn)場(chǎng)成像探測(cè)器，使 一級(jí)衍射光經(jīng)成像透鏡(6)在遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器(7)上成像，通過(guò)計(jì)算機(jī)的 圖像處理得到主激光的焦斑中心；③ 然后啟動(dòng)非相干照明光源照明所述的小孔(4)，調(diào)整非相干照明 光源的準(zhǔn)直光束的入射角，使透射光柵(5)產(chǎn)生的一級(jí)或者二級(jí)衍射光 使小孔輪廓通過(guò)成像透鏡(6)成像在遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器(7)上，然后通過(guò)計(jì) 算機(jī)的圖像處理得到小孔中心；④ 調(diào)整第一反射鏡(1)和第二反射鏡(2)，重復(fù)上述第②和第③歩， 當(dāng)主激光的焦斑中心和空間濾波器的小孔中心重合，即完成空間濾波器 光路準(zhǔn)直的調(diào)整。
全文摘要
一種空間濾波器光路準(zhǔn)直的調(diào)整裝置及調(diào)整方法，其裝置的構(gòu)成包括一緊貼空間濾波器小孔后放置的透射光柵；發(fā)光二極管和準(zhǔn)直透鏡構(gòu)成準(zhǔn)直的非相干照明光源，照射所述的小孔和透射光柵；由成像透鏡和遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器置于所述的透射光柵的衍射光束方向構(gòu)成遠(yuǎn)場(chǎng)成像探測(cè)器，所述的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器的輸出接一計(jì)算機(jī)。本發(fā)明裝置和方法具有設(shè)備簡(jiǎn)、調(diào)整易和精度高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B27/46GK101216610SQ20081003243
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月9日
發(fā)明者莉 丁, 劉代中, 高妍琦 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所