專利名稱：大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置及測試方法
技術領域：
本發(fā)明屬光學領域，涉及一種光柵取樣率的測試裝置及測試方法，尤其涉及一種大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置及測試方法。
背景技術：
在慣性約束聚變系統(tǒng)的終端靶場子系統(tǒng)中，在三倍頻激光進入終端靶場之前，需要采用取樣光柵(BSG)將透射的三倍頻激光按一定的比例取樣到激光參數(shù)診斷系統(tǒng)。取樣光柵是適用于整個波長范圍的取樣元件，它可應用于大口徑光束的取樣，在基本不影響主光束的前提下，為激光參數(shù)診斷系統(tǒng)提供取樣光束。為了保證主光束打靶的能量，取樣光束的取樣效率一般在5%。以下。受限于光柵加工設備與制作工藝,往往加工出的大口徑取樣光柵取樣率一般與設計值存在偏差，因此，大口徑取樣光柵的取樣率精確標定十分重要。目前常用的傳統(tǒng)測試方法有以下兩種方法1:將激光經(jīng)平行光管準直成與取樣光柵有效通光口徑相匹配的平行光束，在取樣光柵主光束與-1級衍射處由兩個功率計測試激光功率(或能量計測量激光能量)，計算取樣光柵的取樣系數(shù)。該方法缺點為測試時需使用大口徑平行光管與大口徑功率計(能量計)，測試設備研制加工費用高(至少幾百萬)，經(jīng)濟性差。目前均不采用此方法。方法2 :將小口徑激光光束在大口徑取樣光柵上不同區(qū)域隨機取幾點進行測試，該方法的缺點不能定量反映整個取樣光柵全口徑的光柵取樣率，在不同區(qū)域測試時，均需調整入射激光與被測光柵的夾角，耗時相對較長。

發(fā)明內容
為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種可解決大口徑取樣光柵取樣率的測試問題，并很好的保證了測試精度的大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置及測試方法。本發(fā)明的技術解決方案是本發(fā)明提供了一種大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置，其特殊之處在于所述大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置包括激光器、分束鏡、第一積分球功率計、第二積分球功率計、用于對大口徑取樣光柵進行掃描的二維掃描鏡組以及控制與采集處理系統(tǒng)；所述分束鏡設置于激光器的出射光路上；所述第一積分球功率計置于經(jīng)分束鏡的透射光路上；所述二維掃描鏡組置于經(jīng)分束鏡的反射光路上；所述第二積分球功率計置于經(jīng)二維掃描鏡組后透過被測取樣光柵的-1級衍射光路上；所述第一積分球功率計以及第二積分球功率計分別與控制與采集處理系統(tǒng)相連。上述大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置還包括設置于激光器和分束器之間的平行光管。上述大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置還包括設置于激光器和平行光管之間的率禹合器。上述大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置還包括設置于平行光管出瞳口的光闌。
上述平行光管是寬波段離軸反射式平行光管。上述光闌是用于減少激光衍射效應的軟變光闌。上述大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置還包括用于控制二維掃描鏡組并與二維掃描鏡組剛性連接的電控平移臺。—種用于大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置的大口徑取樣光柵取樣率的測試方法，其特殊之處在于所述大口徑取樣光柵取樣率的測試方法包括以下步驟I)通過第一積分球功率計獲取入射到取樣光柵的激光功率2)通過二維掃描鏡組使激光器對大口徑取樣光柵進行垂直掃描，并通過第二積分球功率計獲取被測取樣光柵-1級衍射處的實時功率；3)取步驟2)所得到的被測取樣光柵-1級衍射處的激光功率與步驟I)所得的取樣光柵的主光束激光功率的比值得到大口徑取樣光柵取樣率。上述步驟2)中進行掃描時是對大口徑取樣光柵進行S型逐行進行二維掃描，并得到m個經(jīng)大口徑取樣光柵各個掃描口徑內-1級衍射處的激光功率。上述大口徑取樣光柵取樣率的測試方法在步驟3)之后還包括4)取步驟3)所得到的大口徑取樣光柵各個掃描口徑內的取樣率進行平均得到大口徑取樣光柵的平均取樣率。本發(fā)明的優(yōu)點在于1、可解決大口徑取樣光柵取樣率的測試問題。本發(fā)明將傳統(tǒng)的隨機采點的方式替換為掃描裝置進行逐行掃描，可借助小口徑平行光管對大口徑取樣光柵進行測試，測試成本低，同時，利用該掃描裝置可對大口徑取樣光柵不同區(qū)域進行測試，可測出其取樣率均勻性，對光柵制作工藝做出科學評價。第三，測試耗時短，由于采用電控平移臺掃描，掃描到位后，觸發(fā)激光功率計同步采集激光功率值，并存儲。存儲后按規(guī)定掃描路徑掃描測試。對口徑400mmX 400mm有效通光口徑的光柵測量，耗時小于3分鐘。2、測量精度高。本發(fā)明所采用的第一積分球功率計與第二積分球功率計同步采集，減少激光器功率不穩(wěn)定對測試的影響，穩(wěn)定性強，同時，第一積分球功率計與第二積分球功率計采用不同量程，可有效解決低取樣率(取樣率小于5%。以下甚至更低)測試，其測量精度高。本發(fā)明可對大口徑取樣光柵實現(xiàn)定量全口徑測試，相對測量誤差小于I %。3、應用范圍廣。本發(fā)明采用寬波段離軸反射式平行光管，可滿足從紫外、可見光至近紅外等不同激光波段下工作，適用范圍廣。


圖1是本發(fā)明所提供的測試裝置的結構示意圖。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明提供了一種大口徑取樣光柵取樣率的測試方法及裝置，該裝置包括激光器1、稱合器2、離軸反射式平行光管3、軟變光闌4、分束鏡5、兩維電控掃描鏡組(X方向掃描鏡7以及Y方向掃描鏡8)、積分球功率計(第一積分球功率計6以及第二積分球功率計10)及控制與采集處理系統(tǒng)11。分束鏡5置于激光器I的出射光路上；第一積分球功率計6置于經(jīng)分束器5的透射光路上；二維掃描鏡組置于經(jīng)分束器5的反射光路上；第二積分球功率計10置于經(jīng)二維掃描鏡組后透過被測取樣光柵9的-1級衍射的光路上；第一積分球功率計6以及第二積分球功率計10分別與控制與采集處理系統(tǒng)11相連。同時，大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置還包括置于激光器I和分束鏡5之間的平行光管3以及置于激光器I和平行光管3之間的耦合器2。在大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置還包括設置于平行光管出瞳口的光闌。平行光管是寬波段離軸反射式平行光管。光闌是用于減少激光衍射效應的軟變光闌。大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置還包括用于控制二維掃描鏡組并與二維掃描鏡組剛性連接的電控平移臺。本發(fā)明在提供大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置的同時還提供了一種大口徑取樣光柵取樣率的測試方法，該方法包括以下步驟I)通過第一積分球功率計獲取入射到取樣光柵9 (BSG)的激光功率W1 ；2)通過掃描鏡組使激光器對大口徑取樣光柵進行S型逐行垂直掃描，并通過第二積分球功率計獲取m個被測取樣光柵-1級衍射處的實時功率W2 ；3)取步驟2)所得到的被測取樣光柵-1級衍射處的實時功率W2與步驟I)所得的注入到大口徑取樣光柵的激光功率W1的比值得到大口徑取樣光柵在此掃描口徑內的取樣 率。4)取步驟3)所得到的大口徑取樣光柵各個掃描口徑內的取樣率進行平均得到大口徑取樣光柵的平均取樣率。本發(fā)明工作時，將激光器I經(jīng)耦合器2耦合到平行光管3，準直成平行光輸出。在平行光管出瞳口放置軟變光闌4。軟變光闌口徑為LX Lmm，將大口徑取樣光柵9夾持于工位上，控制二維電控掃描鏡組，使激光光束垂直于取樣光柵9掃描，第一積分球功率計6接收透過分束鏡5后的激光功率，第二積分球功率計10接收經(jīng)被測光柵(BSG)9-1級衍射處的取樣激光功率。由第一積分球功率計6監(jiān)視激光器I輸出功率，同時借助分束鏡5與掃描鏡組，可監(jiān)視注入到大口徑取樣光柵9處的實時功率，第一積分球功率計6所測激光功率與入射到取樣光柵(BSG)9的激光功率比為1: P (分光比可事先標定)，第一積分球功率計6與第二積分球功率計10的激光功率值分別為W1與W2，則取樣光柵在此處的取樣率為
T) = X100% ,
PW1。具體掃描操作步驟1)控制二維掃描鏡組，使掃描光束入射到取樣光柵右下角。2)在X方向上按步長L_掃描,每掃一步,掃描到位后,產生觸發(fā)信號，由第一積分球功率計6與第二積分球功率計10同步采集的激光功率并存儲。3)當X方向掃描完成后，沿Y方向上掃描一步，再沿X方向掃描，同時采集激光功率。4)以此類推，直到將整個取樣光柵全口徑掃描完畢。在第n步掃描時，同步采集第一積分球功率計6功率為Wln、第二積分球功
W2
率計10功率為W2n，則在此處的光柵取樣率為=^^xlQQIJ/0，若m步可掃完整個光柵有效口徑，則光柵的取樣率為^ PWln取樣率均勻性為
權利要求
1.一種大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置，其特征在于所述大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置包括激光器、分束鏡、第一積分球功率計、第二積分球功率計、用于對大口徑取樣光柵進行掃描的二維掃描鏡組以及控制與采集處理系統(tǒng)；所述分束鏡設置于激光器的出射光路上；所述第一積分球功率計置于經(jīng)分束鏡的透射光路上；所述二維掃描鏡組置于經(jīng)分束鏡的反射光路上；所述第二積分球功率計置于經(jīng)二維掃描鏡組后透過被測取樣光柵的-1級衍射光路上；所述第一積分球功率計以及第二積分球功率計分別與控制與采集處理系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置，其特征在于所述大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置還包括設置于激光器和分束器之間的平行光管。
3.根據(jù)權利要求2所述的大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置，其特征在于所述大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置還包括設置于激光器和平行光管之間的耦合器。
4.根據(jù)權利要求3所述的大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置，其特征在于所述大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置還包括設置于平行光管出瞳口的光闌。
5.根據(jù)權利要求2或3或4所述的大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置，其特征在于所述平行光管是寬波段離軸反射式平行光管。
6.根據(jù)權利要求5所述的大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置，其特征在于所述光闌是用于減少激光衍射效應的軟變光闌。
7.根據(jù)權利要求6所述的大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置，其特征在于所述大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置還包括用于控制二維掃描鏡組并與二維掃描鏡組剛性連接的電控平移臺。
8.一種用于實現(xiàn)權利要求1-7所述的大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置的大口徑取樣光柵取樣率的測試方法，其特征在于所述大口徑取樣光柵取樣率的測試方法包括以下步驟 1)通過第一積分球功率計獲取入射到取樣光柵的激光功率 2)通過二維掃描鏡組使激光器對大口徑取樣光柵進行垂直掃描，并通過第二積分球功率計獲取被測取樣光柵-1級衍射處的實時功率； 3)取步驟2)所得到的被測取樣光柵-1級衍射處的激光功率與步驟I)所得的取樣光柵的主光束激光功率的比值得到大口徑取樣光柵取樣率。
9.根據(jù)權利要求8所述的大口徑取樣光柵取樣率的測試方法，其特征在于所述步驟2)中進行掃描時是對大口徑取樣光柵進行S型逐行進行二維掃描，并得到m個經(jīng)大口徑取樣光柵各個掃描口徑內-1級衍射處的激光功率。
10.根據(jù)權利要求9所述的大口徑取樣光柵取樣率的測試方法，其特征在于所述大口徑取樣光柵取樣率的測試方法在步驟3)之后還包括 4)取步驟3)所得到的大口徑取樣光柵各個掃描口徑內的取樣率進行平均得到大口徑取樣光柵的平均取樣率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置及測試方法，該大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置包括激光器、分束鏡、第一積分球功率計、第二積分球功率計、用于對大口徑取樣光柵進行掃描的二維掃描鏡組以及控制與采集處理系統(tǒng)；分束鏡設置于激光器的出射光路上；第一積分球功率計置于經(jīng)分束鏡的透射光路上；二維掃描鏡組置于經(jīng)分束鏡的反射光路上；第二積分球功率計置于經(jīng)二維掃描鏡組后透過被測取樣光柵的-1級衍射光路上；第一積分球功率計以及第二積分球功率計分別與控制與采集處理系統(tǒng)相連。本發(fā)明提供了一種可解決大口徑取樣光柵取樣率的測試問題，并很好的保證了測試精度的大口徑取樣光柵取樣率的測試裝置及測試方法。
文檔編號G01M11/02GK103033340SQ20111031155
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2011年9月28日
發(fā)明者陳永權, 趙建科, 段亞軒, 李霞, 李坤, 賽建剛 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所