基于光柵衍射的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置和方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于光柵衍射的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置和方法，裝置包括：一緊貼空間濾波器小孔后放置的透射光柵，光柵中心有一個(gè)直徑大于焦斑直徑的圓形未刻蝕區(qū)；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)成像系統(tǒng)，所述的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器的輸出接一計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)控制的需要自準(zhǔn)直調(diào)整的晶體。本發(fā)明具有設(shè)備簡(jiǎn)、調(diào)整易和精度高的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于光柵衍射的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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基于光柵衍射的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]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Π，美國(guó)的NIF裝置，都要涉及晶體的自準(zhǔn)直調(diào)整。傳統(tǒng)的晶體自準(zhǔn)直技術(shù)采用的是在漏光反射鏡后面建立一個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其光路結(jié)構(gòu)如圖1所示。從晶體10表面返回的激光通過(guò)漏光反射鏡2后，經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)場(chǎng)成像透鏡8聚焦到遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器9上。傳統(tǒng)的晶體自準(zhǔn)直過(guò)程如下，首次調(diào)整時(shí)要在晶體10前放置一塊角錐，讓激光沿原路返回，用遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器9記錄返回的光斑位置，即為基準(zhǔn)位置，然后撤掉角錐，把晶體10放置于光路中，在遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器9上看到晶體返回的焦斑位置，如果與基準(zhǔn)位置不同，則調(diào)整晶體10直到與基準(zhǔn)位置相同。
[0003]這種方案整個(gè)光路的體積比較龐大，需要使用大口徑的成像透鏡，價(jià)格比較昂貴。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]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，提供一種基于光柵衍射的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置，該裝置具有設(shè)備簡(jiǎn)、調(diào)整易、精度高的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0006]一種基于光柵衍射的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置，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，光柵中心有一個(gè)直徑大于焦斑直徑的圓形未刻蝕區(qū)；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)成像系統(tǒng)，所述的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器的輸出接一計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)控制的需要自準(zhǔn)直調(diào)整的晶體。
[0007]利用所述的基于光柵衍射的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置實(shí)現(xiàn)高功率激光裝置中晶體自準(zhǔn)直調(diào)整的方法，包括如下步驟:
[0008]①在主激光方向依次是所述的空間濾波器和待調(diào)整的晶體，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，并保證小孔的中心和光柵的中心重合；
[0009]②打開(kāi)主激光，激光束的焦斑穿過(guò)小孔且穿過(guò)光柵的圓形未刻蝕區(qū)，最終照射到需要調(diào)整的晶體上；
[0010]③打開(kāi)發(fā)光二極管照射透射光柵產(chǎn)生衍射，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，使透射光柵輪廓圖像通過(guò)成像透鏡成像在遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器上，該遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器將透射光柵輪廓圖像輸入所述的計(jì)算機(jī)；
[0011]④根據(jù)計(jì)算機(jī)上透射光柵的輪廓圖像，調(diào)整晶體，使晶體表面反射的主激光的焦斑調(diào)進(jìn)入透射光柵輪廓圖像的圓形未刻蝕區(qū)，即完成晶體的自準(zhǔn)直調(diào)整。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0013]通過(guò)在小孔板后面放置帶有圓形未刻蝕區(qū)的透射光柵，將發(fā)光二級(jí)管照明光通過(guò)光柵的衍射光成像到遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器上，避免了使用大口徑的成像透鏡，根據(jù)光柵的輪廓圖像，精確地將晶體表面反射的主激光的焦斑光斑調(diào)進(jìn)光柵的圓形未刻蝕區(qū)。經(jīng)試用表明，本裝置具有設(shè)備簡(jiǎn)、調(diào)整易、精度高的特點(diǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是傳統(tǒng)的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置的光路示意圖
[0015]圖2是本發(fā)明基于光柵衍射的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置的光路示意圖
[0016]圖中:1 一第一反射鏡2—漏光反射鏡3—小孔4 一透射光柵5 —空間濾波器6—發(fā)光二極管7—準(zhǔn)直透鏡8—成像透鏡9 一遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器10—晶體

【具體實(shí)施方式】
[0017]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。
[0018]先請(qǐng)參閱圖2，圖2是本發(fā)明基于光柵衍射的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置的光路示意圖，由圖可見(jiàn)，本發(fā)明基于光柵衍射的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置的構(gòu)成包括:
[0019]一緊貼空間濾波器5小孔3后放置的透射光柵4，光柵中心有一個(gè)直徑大于焦斑直徑的圓形未刻蝕區(qū)；
[0020]發(fā)光二極管6和準(zhǔn)直透鏡7構(gòu)成準(zhǔn)直的非相干照明光源，照射所述的透射光柵4 ;
[0021]由成像透鏡8和遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器9置于所述的透射光柵4的衍射光束方向構(gòu)成遠(yuǎn)場(chǎng)成像系統(tǒng)，所述的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器9的輸出接一計(jì)算機(jī)；
[0022]該計(jì)算機(jī)控制的需要自準(zhǔn)直調(diào)整的晶體10。
[0023]利用所述的基于光柵衍射的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置實(shí)現(xiàn)高功率激光裝置中晶體的自準(zhǔn)直調(diào)整方法，包括如下步驟:
[0024]①在主激光方向依次是所述的空間濾波器5和待調(diào)整的晶體10，首先在空間濾波器5的小孔3的后面緊貼其小孔板放置所述的透射光柵4，并保證小孔3的中心和透射光柵4的中心重合；
[0025]②打開(kāi)主激光，主激光束穿過(guò)小孔3和透射光柵4，最終照射到待調(diào)整的晶體10上;
[0026]③打開(kāi)發(fā)光二極管6照射透射光柵4產(chǎn)生衍射，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4產(chǎn)生的一級(jí)或者二級(jí)衍射光形成的透射光柵的輪廓經(jīng)成像透鏡8成像在遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器9上，遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器9將透射光柵4的輪廓的圖像輸入所述的計(jì)算機(jī)；
[0027]④根據(jù)計(jì)算機(jī)上透射光柵的輪廓圖像，調(diào)整所述的晶體10，使晶體10表面反射的主激光的焦斑進(jìn)入所述的透射光柵的輪廓圖像的圓形未刻蝕區(qū)，即完成晶體的自準(zhǔn)直調(diào)整。
[0028]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】
1.一種基于光柵衍射的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置，特征在于其構(gòu)成包括:一緊貼空間濾波器(5)小孔(3)后放置的透射光柵(4)，光柵中心有一個(gè)直徑大于焦斑直徑的圓形未刻蝕區(qū)；發(fā)光二極管(6)和準(zhǔn)直透鏡(7)構(gòu)成準(zhǔn)直的非相干照明光源，照射所述的透射光柵(4);由成像透鏡(8)和遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器(9)置于所述的透射光柵(4)的衍射光束方向構(gòu)成遠(yuǎn)場(chǎng)成像系統(tǒng)，所述的遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器(9)的輸出端接計(jì)算機(jī)的輸入端；該計(jì)算機(jī)控制的需要自準(zhǔn)直調(diào)整的晶體(10)。
2.利用權(quán)利要求1所述的基于光柵衍射的晶體自準(zhǔn)直調(diào)整裝置實(shí)現(xiàn)高功率激光裝置中晶體的自準(zhǔn)直調(diào)整方法，特征在于該方法包括如下步驟: ①在主激光方向依次是所述的空間濾波器(5)和待調(diào)整的晶體(10)，首先在空間濾波器(5)的小孔(3)的后面緊貼其小孔板放置所述的透射光柵(4)，并保證小孔(3)的中心和透射光柵(4)的中心重合； ②打開(kāi)主激光，主激光束穿過(guò)小孔(3)和透射光柵(4)，最終照射到待調(diào)整的晶體(10)上; ③打開(kāi)發(fā)光二極管(6)照射透射光柵(4)產(chǎn)生衍射，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(4)產(chǎn)生的一級(jí)或者二級(jí)衍射光形成的透射光柵的輪廓經(jīng)成像透鏡(8)成像在遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器(9)上，遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)器(9)將透射光柵(4)的輪廓的圖像輸入所述的計(jì)算機(jī)； ④根據(jù)計(jì)算機(jī)上透射光柵的輪廓圖像，調(diào)整所述的晶體(10)，使晶體(10)表面反射的主激光的焦斑進(jìn)入所述的透射光柵的輪廓圖像的圓形未刻蝕區(qū)，即完成晶體的自準(zhǔn)直調(diào) 整。
【文檔編號(hào)】G02B27/30GK104503100SQ201410779031
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】劉代中, 秦海棠, 歐陽(yáng)小平, 王陽(yáng), 楊冬, 朱寶強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所