一種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置及獲取方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置及獲取方法，屬于激光設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，所述獲取裝置包括放大系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)設(shè)備，沿著激光傳輸方向，所述放大系統(tǒng)依次包括空間濾波小孔陣列一和空間濾波小孔陣列二，所述空間濾波小孔陣列一處設(shè)置有光束反射器，所述光束反射器包括入射面、第一反射面和第二反射面，所述入射面與激光光路設(shè)置為近垂直結(jié)構(gòu)，所述激光經(jīng)第一反射面反射至第二反射面形成縱向位移，所述縱向位移等于空間濾波小孔陣列一中初程小孔至末程小孔的縱向距離，本發(fā)明可以避免多程放大激光系統(tǒng)中多級(jí)空間濾波小孔陣列對(duì)孔像帶來(lái)的影響，孔像邊沿清晰度高，孔像輪廓規(guī)整，獲得形心位置的精度高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置及獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于激光設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)設(shè)及一種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的 獲取裝置及獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高功率多程放大激光器是一類(lèi)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，包含大量光學(xué)元器件和相應(yīng)的機(jī) 械支撐、調(diào)整機(jī)構(gòu)等。對(duì)于調(diào)整完畢的高功率多程放大激光系統(tǒng)光路而言，元器件位置雖已 固定，但由于工作環(huán)境的溫度變化、空調(diào)系統(tǒng)氣流擾動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)蠕變、地基和支撐架微振 動(dòng)W及其他隨機(jī)因素的影響，光束通常會(huì)偏離原定光路。因此，每次發(fā)射前均需要對(duì)系統(tǒng)光 路進(jìn)行快速的校準(zhǔn)。光路的快速校準(zhǔn)通常稱(chēng)為自動(dòng)準(zhǔn)直，其基于"兩點(diǎn)確定一線"的基本原 貝1J，逐段檢測(cè)光束位置、方向與基準(zhǔn)的偏差，調(diào)整光路中的反射鏡，使光束恢復(fù)到原定光路 上?；鶞?zhǔn)獲取是進(jìn)行光路自動(dòng)準(zhǔn)直的基礎(chǔ)，通常分為遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)和近場(chǎng)基準(zhǔn)，遠(yuǎn)場(chǎng)決定激光束 指向，近場(chǎng)決定激光束的橫向偏移。
[0003] 高功率多程放大激光系統(tǒng)通常由放大器、空間濾波器W及反射鏡等組成?？臻g濾 波器由共焦的兩個(gè)透鏡及放置在焦平面的空屯、濾波小孔構(gòu)成，小孔對(duì)焦斑的旁瓣進(jìn)行阻擋 并抑制，實(shí)現(xiàn)激光束空間頻率的低通濾波，控制激光束高頻成分的非線性增長(zhǎng)，同時(shí)完成激 光束的像傳遞和擴(kuò)束等功能。由于空間濾波器小孔位置的激光功率密度極高，該位置的光 束偏移將導(dǎo)致激光與濾波小孔直接作用，損壞濾波小孔，并由于等離子堵孔效應(yīng)等產(chǎn)生有 害的反向激光束。因此，通常將能量最大的末程空間濾波器小孔中屯、作為多程放大激光系 統(tǒng)的遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)，通過(guò)前級(jí)濾波器小孔與后級(jí)濾波器小孔的共屯、禪合，并控制激光束在小孔 位置的偏差，保證激光束順利通過(guò)各級(jí)空間濾波小孔陣列。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)多程放大激光系統(tǒng)的自動(dòng)準(zhǔn)直，必須首先獲取末程大能量空間濾波器小 孔的中屯、，并W此作為遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)。目前，有兩種方法來(lái)獲得空間濾波小孔陣列的孔像:一是 在空間濾波小孔陣列前架設(shè)準(zhǔn)直光源，并使光源傳輸至小孔位置時(shí)的光斑能覆蓋整個(gè)小 孔，然后通過(guò)光束照明小孔，并采用共輛成像方式獲取小孔孔像，該方法直接、準(zhǔn)確，但是需 要外接光源，同時(shí)對(duì)光源接口配置也有相應(yīng)的技術(shù)要求，成本高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。二是利用注入 多程放大激光系統(tǒng)的前級(jí)重頻光源，首先對(duì)光源進(jìn)行發(fā)散，使光斑能覆蓋空間濾波器小孔， 通過(guò)共輛成像獲取小孔輪廓，不過(guò)由于前級(jí)注入光將通過(guò)多級(jí)濾波孔到達(dá)光學(xué)傳感器，攜 帶了光束與多級(jí)濾波小孔相互作用的信息，運(yùn)種方式要求末程濾波小孔衍射極限倍數(shù)小于 或等于前級(jí)濾波孔，否則無(wú)法獲得末程空間濾波小孔陣列的孔像，另外，該方式還需要先完 成各級(jí)濾波小孔的禪合，再進(jìn)行孔像獲取，否則獲得的孔像將為各級(jí)小孔孔像的相交，無(wú)法 提供準(zhǔn)確的遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)，通過(guò)圖像處理獲得的孔像形屯、與孔實(shí)際中屯、的偏差增大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的種種不足，為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)提出一種多程放大激光系統(tǒng)小 孔孔像的獲取裝置及獲取方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置，包括放大系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)設(shè)備，沿著激 光傳輸方向，所述放大系統(tǒng)依次包括空間濾波小孔陣列一和空間濾波小孔陣列二，所述空 間濾波小孔陣列一處設(shè)置有光束反射器，所述光束反射器包括入射面、第一反射面和第二 反射面，所述入射面與激光光路設(shè)置為近垂直結(jié)構(gòu)，所述激光經(jīng)第一反射面反射至第二反 射面形成縱向位移，所述縱向位移與空間濾波小孔陣列一中初程小孔至末程小孔的縱向距 離匹配。
[000引進(jìn)一步，所述入射面與垂直方向的夾角為1.4°~5.1°或-5.1°~-1.4°。
[0009] 進(jìn)一步，所述光束反射器設(shè)置為等腰直角棱鏡，其斜邊作為入射面，其兩條直角邊 分別作為第一反射面和第二反射面。
[0010] 進(jìn)一步，所述空間濾波小孔陣列一處設(shè)置焦距為fo的注入透鏡，注入激光光束口 徑為Do,且所述空間濾波小孔陣列一的初程小孔位于注入透鏡的焦點(diǎn)處，所述空間濾波小 孔陣列一、空間濾波小孔陣列二之間依次設(shè)置焦距為fi的透鏡一和焦距為f2的透鏡二，則空 間濾波小孔陣列一中末程小孔處的光斑尺寸為化，且馬，其中，5為激光由空間濾波 /〇 小孔陣列一的初程小孔折返至末程小孔的等效傳輸距離，所述空間濾波小孔陣列一切換為 大孔狀態(tài)時(shí)，其直徑為山1，所述空間濾波小孔陣列一切換為濾波孔狀態(tài)時(shí)，其直徑為山2，且 山2<〇1。
[0011]進(jìn)一步，所述入射面至空間濾波小孔陣列一的間距為L(zhǎng)，空間濾波小孔陣列一中初 程小孔至末程小孔的縱向距離為a,第一反射面和第二反射面的長(zhǎng)度均為6，且@；^，所述 縱向位移為c，i
其中，α為激光入射到第一反射面的入射角，β為第一 反射面對(duì)激光的折射角，且
3等于入射面與垂直方向的夾角，η為等腰直 角棱鏡介質(zhì)材料對(duì)激光的折射率。
[0012]進(jìn)一步
[0013] 進(jìn)一步，所述空間濾波小孔陣列一切換為大孔狀態(tài)時(shí)，所述空間濾波小孔陣列二 中末程小孔處的光斑尺寸為化，且化=^。:，所述空間濾波小孔陣列二切換為大孔狀態(tài) 時(shí)，其直徑為cbi，所述空間濾波小孔陣列二切換為濾波孔狀態(tài)時(shí)，其直徑為cb2，且cb2<D2，
[0014] 另，本發(fā)明還提供一種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置的獲取方法，包括 如下步驟：
[0015] (1)將空間濾波小孔陣列一切換為濾波孔狀態(tài)，將空間濾波小孔陣列二切換為大 孔狀態(tài)；
[0016] (2)向放大系統(tǒng)注入激光，激光穿過(guò)空間濾波小孔陣列一的初程小孔入射至等腰 直角棱鏡，并經(jīng)第二反射面出射后，依次穿過(guò)空間濾波小孔陣列一的末程小孔、空間濾波小 孔陣列二，所述監(jiān)測(cè)設(shè)備在放大系統(tǒng)輸出端采集孔像一；
[0017] (3)將空間濾波小孔陣列一切換為大孔狀態(tài)，將空間濾波小孔陣列二切換為濾波 孔狀態(tài)；
[0018] (4)重復(fù)步驟(2)，所述監(jiān)測(cè)設(shè)備在放大系統(tǒng)輸出端采集孔像二；
[0019] (5)對(duì)采集的孔像一和孔像二進(jìn)行處理并分別確定形屯、，作為空間濾波小孔陣列 一、空間濾波小孔陣列二的末程小孔的基準(zhǔn)中屯、。
[0020] 進(jìn)一步，在步驟（1)之前還包括:根據(jù)cb2的尺寸，依次確定化和化，最終確定入射面 至空間濾波小孔陣列一的間距L。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：
[0022] 1、本發(fā)明可W直接對(duì)單個(gè)末程小孔進(jìn)行孔像獲取，避免多程放大激光系統(tǒng)中多級(jí) 空間濾波小孔陣列對(duì)孔像帶來(lái)的影響，孔像邊沿清晰度高，孔像輪廓規(guī)整，獲得形屯、位置的 精度高，同時(shí)，本發(fā)明對(duì)各級(jí)空間濾波小孔陣列的衍射極限倍數(shù)是否一致不作要求，可W獲 取任意尺寸配置的小孔孔像，實(shí)用性強(qiáng)。
[0023] 2、本發(fā)明只需在光路中配置一個(gè)等腰直角棱鏡，即可完成小孔孔像的獲取操作， 配置簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，操作方便，特別適合用于高功率多程放大激光系統(tǒng)的小孔孔像獲取。
[0024] 3、本發(fā)明通過(guò)對(duì)入射面與激光光路的夾角進(jìn)行優(yōu)選，既不影響激光光路的基本方 向及傳輸效率，又能避免入射面處的剩余返回激光形成鬼光束，從而避免鬼光束對(duì)各元件 的損壞。
[0025] 4、本發(fā)明根據(jù)cb2的尺寸，依次確定化和化，最終確定入射面至空間濾波小孔陣列 一的間距L，既能保證激光光束完全覆蓋濾波孔，對(duì)濾波孔直接進(jìn)行照明，又能保證激光光 束直接穿過(guò)大孔不被阻擋，提高小孔形屯、位置的測(cè)量精度。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2是本發(fā)明的激光光路示意圖；
[0028] 圖3(a)是采用本發(fā)明采集的空間濾波小孔陣列二的末程小孔孔像；
[0029] (b)是采用【背景技術(shù)】中第二種孔像獲取方法采集的空間濾波小孔陣列二的末程小 孔孔像；
[0030] 圖4(a)是圖3(a)的孔像輪廓圖；
[0031 ] (b)是圖3(b)的孔像輪廓圖；
[0032] 圖5(a)是采用本發(fā)明采集的空間濾波小孔陣列一的末程小孔孔像；
[0033] (b)是采用【背景技術(shù)】中第二種孔像獲取方法采集的空間濾波小孔陣列一的末程小 孔孔像；
[0034] 圖6(a)是圖5(a)的孔像輪廓圖；
[0035] (b)是圖5(b)的孔像輪廓圖。
[0036] 附圖中：第一級(jí)放大器1、第二級(jí)放大器2、空間濾波小孔陣列一3、空間濾波小孔陣 列二4、透鏡一 5、透鏡二6、光束反射器7、入射面71、第一反射面72、第二反射面73、注入透鏡 8、透鏡Ξ9、透鏡四10、腔鏡11、監(jiān)測(cè)設(shè)備12、激光13、注入反射鏡14;
[0037] 圖2中，箭頭方向表示激光13的傳輸方向，di、d2、d3分別表示激光13由入射面71至 第一反射面72、第一反射面72至第二反射面73、第二反射面73至入射面71的等效傳輸距離， a表示空間濾波小孔陣列一 3中初程小孔至末程小孔的縱向距離，b表示第一反射面72和第 二反射面73的長(zhǎng)度，L表示入射面71至空間濾波小孔陣列一 3的間距，α為激光13入射到第一 反射面72的入射角，β為第一反射面72對(duì)激光13的折射角。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì) 本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在 沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其它類(lèi)同實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0039] 實(shí)施例一；
[0040] 如圖1-2所示，一種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置，包括放大系統(tǒng)和監(jiān)測(cè) 設(shè)備12,監(jiān)測(cè)設(shè)備12位于放大系統(tǒng)的輸出端，用于采集小孔孔像，沿著激光13傳輸方向，所 述放大系統(tǒng)依次包括腔鏡11、第一級(jí)放大器1、空間濾波器一、第二級(jí)放大器2、空間濾波器 二和反轉(zhuǎn)器（圖中未示出），所述空間濾波器一依次包括透鏡Ξ9、空間濾波小孔陣列一 3和 透鏡一 5,所述空間濾波器二依次包括透鏡二6、空間濾波小孔陣列二4和透鏡四10。
[0041] 激光13在放大系統(tǒng)內(nèi)的常規(guī)傳輸光路為:激光13從空間濾波器一的遠(yuǎn)場(chǎng)注入，經(jīng) 過(guò)空間濾波小孔陣列一 3的初程小孔后，傳輸至第一級(jí)放大器1 一次放大后傳輸?shù)角荤R11， 由腔鏡11反射經(jīng)第一級(jí)放大器1二次放大，通過(guò)空間濾波小孔陣列一 3的二程小孔到第二級(jí) 放大器2-次放大，繼續(xù)傳輸?shù)娇臻g濾波小孔陣列二4的二程小孔，經(jīng)過(guò)反轉(zhuǎn)器再注入空間 濾波小孔陣列二4的Ξ程小孔，經(jīng)過(guò)第二級(jí)放大器2二次放大后，通過(guò)空間濾波小孔陣列一 3 的Ξ程小孔到第一級(jí)放大器1再進(jìn)行Ξ、四次放大，再經(jīng)過(guò)空間濾波小孔陣列一 3的末程小 孔傳輸?shù)降诙?jí)放大器2Ξ次放大，最后經(jīng)空間濾波小孔陣列二4的末程小孔輸出。
[0042] 所述空間濾波小孔陣列一 3處設(shè)置焦距為fo的注入透鏡8,注入激光13光束口徑為 Do,且所述空間濾波小孔陣列一 3的初程小孔位于注入透鏡8的焦點(diǎn)處，呈發(fā)散狀態(tài)的激光 13由注入反射鏡14導(dǎo)入到放大系統(tǒng)中，所述空間濾波小孔陣列一3處設(shè)置有光束反射器7， 所述光束反射器7包括入射面71、第一反射面72和第二反射面73,激光13通過(guò)空間濾波小孔 陣列一 3的初程小孔入射至入射面71處，所述入射面71與激光光路設(shè)置為近垂直結(jié)構(gòu)，所述 入射面71與垂直方向的夾角為1.4°~5.1°或-5.1°~-1.4°，即所述入射面71與激光光路的 夾角為91.4°~95.1°或84.9°~88.6°，既不影響激光光路的基本方向及傳輸效率，又能避 免入射面71處的剩余返回激光形成鬼光束，從而避免鬼光束對(duì)各元件的損壞，同時(shí)，還可保 證第一反射面72和第二反射面73對(duì)激光13進(jìn)行全發(fā)射，提高反射率，所述激光13經(jīng)入射面 71傳輸至第一反射面72處，后經(jīng)第一反射面72反射至第二反射面73,并形成縱向位移C，所 述縱向位移C與空間濾波小孔陣列一 3中初程小孔至末程小孔的縱向距離匹配，通過(guò)光束反 射器7反射后的激光13將改變?cè)袀鬏斅窂?，使激?3依次通過(guò)空間濾波小孔陣列一 3的末 程小孔、空間濾波小孔陣列二4傳輸至輸出端，不經(jīng)過(guò)放大系統(tǒng)內(nèi)的多程折返，避免多程放 大激光系統(tǒng)中多級(jí)空間濾波小孔陣列對(duì)孔像帶來(lái)的影響，同時(shí)，激光13通過(guò)光束反射器7反 射后光束將繼續(xù)發(fā)散，再次到達(dá)空間濾波小孔陣列一 3時(shí)，光束為較大尺寸的光斑。
[0043] 所述空間濾波小孔陣列一 3、空間濾波小孔陣列二4之間依次設(shè)置焦距為fi的透鏡 一5和焦距為f2的透鏡二6,本實(shí)施例中，所述光束反射器7設(shè)置為等腰直角棱鏡，其斜邊作 為入射面71，其兩條直角邊分別作為第一反射面72和第二反射面73,所述入射面71至空間 濾波小孔陣列一 3的間距為L(zhǎng)，空間濾波小孔陣列一 3中初程小孔至末程小孔的縱向距離為 a，第一反射面72和第二反射面73的長(zhǎng)度均為b，且
，且C
其中，α為激光 13入射到第一反射面72的入射角，β為第一反射面7 2對(duì)激光13的折射角，且
，口等于入射面71與垂直方向的夾角，η為等腰直角棱鏡介質(zhì)材料對(duì)激光13 的折射率，激光13由空間濾波小孔陣列一 3的初程小孔折返至末程小孔的等效傳輸距離為 S，則
[0044] 空間濾波小孔陣列一3中末程小孔處的光斑尺寸為化，且
，所述空間濾 波小孔陣列一 3切換為大孔狀態(tài)時(shí)，其直徑為山1，所述空間濾波小孔陣列一 3切換為濾波孔 狀態(tài)時(shí)，其直徑為山2,且山2<化，所述空間濾波小孔陣列一3切換為大孔狀態(tài)時(shí)，所述空間濾 波小孔陣列二4中末程小孔處的光斑尺寸為化，占
所述空間濾波小孔陣列二4切 換為大孔狀態(tài)時(shí)，其直徑為cbi，所述空間濾波小孔陣列二4切換為濾波孔狀態(tài)時(shí)，其直徑為 d22，i
辰據(jù)d22的尺寸，依次確定化和化，最終確定入射面71 至空間濾波小孔陣列一 3的間距L，既能保證激光13完全覆蓋濾波孔，對(duì)濾波孔直接進(jìn)行照 明，又能保證激光13直接穿過(guò)大孔不被阻擋，提高小孔形屯、位置的測(cè)量精度。
[0045] 所述一種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置的獲取方法，包括如下步驟：
[0046] (1)根據(jù)cb2的尺寸，依次確定化和化，最終確定入射面71至空間濾波小孔陣列一 3 的間距L，并將空間濾波小孔陣列一 3切換為濾波孔狀態(tài)，將空間濾波小孔陣列二4切換為大 孔狀態(tài)；
[0047] (2)向放大系統(tǒng)注入激光13,激光13穿過(guò)空間濾波小孔陣列一 3的初程小孔入射至 等腰直角棱鏡，并經(jīng)第二反射面73出射后，激光13完全覆蓋空間濾波小孔陣列一 3的末程小 孔，之后，激光13穿過(guò)空間濾波小孔陣列二4,由3
，保證空間濾波小孔陣列二4不 會(huì)阻擋激光13,所述監(jiān)測(cè)設(shè)備12在放大系統(tǒng)輸出端采集孔像一；
[004引（3)將空間濾波小孔陣列一 3切換為大孔狀態(tài)，將空間濾波小孔陣列二4切換為濾 波孔狀態(tài)；
[0049] (4)重復(fù)步驟(2)，由于(122<化且
段證穿過(guò)空間濾波小孔陣列一3的激光 13完全覆蓋空間濾波小孔陣列二4的末程小孔，所述監(jiān)測(cè)設(shè)備12在放大系統(tǒng)輸出端采集孔 像二；
[0050] (5)對(duì)采集的孔像一和孔像二進(jìn)行處理并分別確定形屯、，作為空間濾波小孔陣列 一 3、空間濾波小孔陣列二4的末程小孔的基準(zhǔn)中屯、。
[0051] 本發(fā)明可W直接對(duì)單個(gè)末程小孔進(jìn)行孔像獲取，避免多程放大激光系統(tǒng)中多級(jí)空 間濾波小孔陣列對(duì)孔像帶來(lái)的影響，孔像邊沿清晰度高，孔像輪廓規(guī)整，獲得形屯、位置的精 度高，同時(shí)，本發(fā)明對(duì)各級(jí)空間濾波小孔陣列的衍射極限倍數(shù)是否一致不作要求，可W獲取 任意尺寸配置的小孔孔像，實(shí)用性強(qiáng)，同時(shí)，只需在光路中配置一個(gè)等腰直角棱鏡，即可完 成小孔孔像的獲取操作，配置簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，操作方便，特別適合用于高功率多程放大激 光系統(tǒng)的小孔孔像獲取。
[0052] 實(shí)施例二：
[0053] 本實(shí)施例與實(shí)施例一相同的部分不再寶述，不同的是：
[0054] D〇 = 46mmX 46mm，時(shí)=2007mm，fi = 13500mm，f2 = 31250mm，等腰直角棱鏡的入射面 71與激光光路的夾角可W為91.4°、94°、95.1°、84.9°、86°或88.6°，本實(shí)施例中，所述入射 面71與激光光路的夾角為94°，即α = 4°，根據(jù)a = 21.6mm，優(yōu)選b = 40mm，dii = 8mm，di2 = 2.08111111，(121 = 20111111，(122 = 4.8讓?zhuān)す?3的波長(zhǎng)為1053皿，等腰直角棱鏡介質(zhì)材料選用冊(cè)1(7， η二 1 ·506〇
[00對(duì)根據(jù)cb2<D2，選取化=22mm X 22mm，激光13可W完全覆蓋空間濾波小孔陣列二4的 末程小孔，對(duì)空間濾波小孔陣列二4的末程小孔直接進(jìn)行照明，由
，得出Di = 9.5臟><9.5臟，且01〉山2，根據(jù)，得出8 = 414.5111111，1^=197.17臟，根據(jù)1^調(diào)整等腰直
角棱鏡的位置，將空間濾波小孔陣列一 3切換為大孔狀態(tài)，將空間濾波小孔陣列二4切換為 濾波孔狀態(tài)，監(jiān)測(cè)設(shè)備12在放大系統(tǒng)輸出端采集孔像，獲得空間濾波小孔陣列二4的末程小 孔孔像，如圖3(a)所示，采用本發(fā)明【背景技術(shù)】中第二種孔像獲取方法，來(lái)獲取本實(shí)施例中空 間濾波小孔陣列二4的末程小孔孔像，如圖3(b)所示。
[0056] 從圖3中可W看出，針對(duì)相同的空間濾波小孔陣列二4的末程小孔，采用不同方法 獲取的孔像存在明顯差異。圖3(a)中孔像邊沿清晰度高，圖3(b)中孔像經(jīng)多程傳輸后失真 較大，且邊緣不夠清晰。
[0057] 對(duì)圖3(a)、（b)分別進(jìn)行圖像處理，識(shí)別圖像的邊沿輪廓，處理后的圖像分別如圖4 (a)、（b)所示。圖4(a)中小孔孔像輪廓為正圓形狀，與空間濾波小孔陣列二4的末程小孔的 形狀相符，而圖4(b)中小孔孔像輪廓變形，對(duì)比圖4中的（a)和(b)，本發(fā)明獲取的空間濾波 小孔陣列二4的末程小孔的基準(zhǔn)中屯、更接近小孔的實(shí)際中屯、。
[005引將空間濾波小孔陣列一 3切換為濾波孔狀態(tài)，將空間濾波小孔陣列二4切換為大孔 狀態(tài)，此時(shí)，Di = 9.5mmX9.5mm，且Di〉di2,激光13可W完全覆蓋空間濾波小孔陣列一 3的末 程小孔，同時(shí)，由3
空間濾波小孔陣列二4不會(huì)阻擋激光13,監(jiān)測(cè)設(shè)備12在放大 系統(tǒng)輸出端采集孔像，獲得空間濾波小孔陣列一 3的末程小孔孔像，如圖5(a)所示，采用本 發(fā)明【背景技術(shù)】中第二種孔像獲取方法，來(lái)獲取本實(shí)施例中空間濾波小孔陣列一 3的末程小 孔孔像，如圖5(b)所示。
[0059] 從圖5中可W看出，針對(duì)相同的空間濾波小孔陣列一3的末程小孔，采用不同方法 獲取的孔像存在明顯差異。圖5(a)中孔像邊沿清晰度高，圖5(b)中孔像經(jīng)多程傳輸后失真 較大，且邊緣不夠清晰。
[0060] 對(duì)圖5(a)、（b)分別進(jìn)行圖像處理，識(shí)別圖像的邊沿輪廓，處理后的圖像分別如圖6 (a)、（b)所示。圖6(a)中小孔孔像輪廓為正圓形狀，與空間濾波小孔陣列一3的末程小孔的 形狀相符，而圖6(b)中小孔孔像輪廓變形，對(duì)比圖4中的（a)和(b)，本發(fā)明獲取的空間濾波 小孔陣列一 3的末程小孔的基準(zhǔn)中屯、更接近小孔的實(shí)際中屯、。
[0061] W上已將本發(fā)明做一詳細(xì)說(shuō)明，W上所述，僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能 限定本發(fā)明實(shí)施范圍，即凡依本申請(qǐng)范圍所作均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋范圍 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置，包括放大系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)設(shè)備，沿著激光 傳輸方向，所述放大系統(tǒng)依次包括空間濾波小孔陣列一和空間濾波小孔陣列二，其特征在 于:所述空間濾波小孔陣列一處設(shè)置有光束反射器，所述光束反射器包括入射面、第一反射 面和第二反射面，所述入射面與激光光路設(shè)置為近垂直結(jié)構(gòu)，所述激光經(jīng)第一反射面反射 至第二反射面形成縱向位移，所述縱向位移與空間濾波小孔陣列一中初程小孔至末程小孔 的縱向距離匹配。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置，其特征在于:所 述入射面與垂直方向的夾角為1.4°~5.1°或-5.1°~-1.4°。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置，其特征在于:所 述光束反射器設(shè)置為等腰直角棱鏡，其斜邊作為入射面，其兩條直角邊分別作為第一反射 面和第二反射面。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置，其特征在于:所 述空間濾波小孔陣列一處設(shè)置焦距為時(shí)的注入透鏡，注入激光光束口徑為Do,且所述空間濾 波小孔陣列一的初程小孔位于注入透鏡的焦點(diǎn)處，所述空間濾波小孔陣列一、空間濾波小 孔陣列二之間依次設(shè)置焦距為fi的透鏡一和焦距為f2的透鏡二，則空間濾波小孔陣列一中 末程小孔處的光斑尺寸為化，且^，其中，S為激光由空間濾波小孔陣列一的初程小 孔折返至末程小孔的等效傳輸距離，所述空間濾波小孔陣列一切換為大孔狀態(tài)時(shí)，其直徑 為山1，所述空間濾波小孔陣列一切換為濾波孔狀態(tài)時(shí)，其直徑為山2，且di2<Di。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置，其特征在于:所 述入射面至空間濾波小孔陣列一的間距為L(zhǎng)，空間濾波小孔陣列一中初程小孔至末程小孔 的縱向距離為a,第一反射面和第二反射面的長(zhǎng)度均為b，且6〉；^，所述縱向位移為C，且，其中，a為激光入射到第一反射面的入射角，0為第一反射面對(duì)激光 的折射角，且.，a等于入射面與垂直方向的夾角，n為等腰直角棱鏡介質(zhì)材 料對(duì)激光的折射率。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置，其特征在于：7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置，其特征在于:所 述空間濾波小孔降列一切換為大孔狀態(tài)時(shí)，所述空間濾波小孔陣列二中末程小孔處的光斑 尺寸為化，主 ，所述空間濾波小孔陣列二切換為大孔狀態(tài)時(shí)，其直徑為cbi，所述空 間濾波小化件yu ^切換為濾波孔狀態(tài)時(shí)，其直徑為d 2 2，且d 2 2 < D 2，8. -種采用權(quán)利要求7所述的多程放大激光系統(tǒng)小孔孔像的獲取裝置的獲取方法，其 特征在于，包括如下步驟： (1) 將空間濾波小孔陣列一切換為濾波孔狀態(tài)，將空間濾波小孔陣列二切換為大孔狀 態(tài)； (2) 向放大系統(tǒng)注入激光，激光穿過(guò)空間濾波小孔陣列一的初程小孔入射至等腰直角 棱鏡，并經(jīng)第二反射面出射后，依次穿過(guò)空間濾波小孔陣列一的末程小孔、空間濾波小孔陣 列二，所述監(jiān)測(cè)設(shè)備在放大系統(tǒng)輸出端采集孔像一； (3) 將空間濾波小孔陣列一切換為大孔狀態(tài)，將空間濾波小孔陣列二切換為濾波孔狀 態(tài)； (4) 重復(fù)步驟(2)，所述監(jiān)測(cè)設(shè)備在放大系統(tǒng)輸出端采集孔像二； (5) 對(duì)采集的孔像一和孔像二進(jìn)行處理并分別確定形屯、，作為空間濾波小孔陣列一、空 間濾波小孔陣列二的末程小孔的基準(zhǔn)中屯、。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種獲取方法，其特征在于:在步驟（1)之前還包括:根據(jù)Cb2的 尺寸，依次確定化和化，最終確定入射面至空間濾波小孔陣列一的間距L。
【文檔編號(hào)】G02B27/00GK105988216SQ201610513151
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年7月1日
【發(fā)明人】袁強(qiáng), 張?chǎng)? 王德恩, 代萬(wàn)俊, 楊英, 胡東霞, 周維, 趙軍普, 張曉璐, 薛嶠, 曾發(fā)
【申請(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心