本發(fā)明涉及激光設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種大型超短脈沖激光壓縮器中光柵的初裝方法。

背景技術(shù)：

壓縮器是超短脈沖激光系統(tǒng)必不可少的一部分，負(fù)責(zé)放大后的激光脈沖在時(shí)間上的壓縮。隨著激光相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與峰值功率的不斷提升，壓縮器的核心器件——光柵的口徑在不斷擴(kuò)大。數(shù)pw級(jí)opcpa(光學(xué)參量啁啾脈沖放大)技術(shù)平臺(tái)是目前世界在建的最大的全opcpa技術(shù)激光裝置，它的壓縮器由兩組相互平行的光柵對(duì)稱放置完成脈沖壓縮，它能夠輸出能量達(dá)到百焦耳，脈沖寬度壓縮至20fs量級(jí)，為達(dá)成這一目標(biāo)，需用四塊米級(jí)光柵。

目前，壓縮器中的光柵安裝調(diào)試存在諸多困難：1、光柵的安裝沒(méi)有基準(zhǔn)；2、數(shù)pw級(jí)opcpa平臺(tái)壓縮器規(guī)模大，內(nèi)部空間有限，不利于人員操作，而大型光柵架平移量及旋轉(zhuǎn)量均有限(平移量為2.5cm，旋轉(zhuǎn)量為2°)，要求初裝精度高；3、安裝過(guò)程缺乏標(biāo)準(zhǔn)800nm光源?；谝陨显?，需要研究一種便于操作的光柵初裝方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明人在長(zhǎng)期的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)：由于激光壓縮器的工作中心波長(zhǎng)為800nm，采用傳統(tǒng)的光柵安裝方案需要借助前級(jí)信號(hào)光源，因此，要求前級(jí)信號(hào)光源的波長(zhǎng)范圍為750-850nm，而所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波段大部分位于人體肉眼不可見(jiàn)范圍內(nèi)，安裝精度主要依賴于操作人員的先前經(jīng)驗(yàn)和視力，導(dǎo)致安裝精度因人而異，角度誤差位于3mrad-18mrad之間，基于此，發(fā)明人提出了一種在沒(méi)有光學(xué)基準(zhǔn)且沒(méi)有前級(jí)信號(hào)光源的情況下，能夠簡(jiǎn)單、快速、精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)光柵的初裝方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種大型超短脈沖激光壓縮器中光柵的初裝方法，包括以下步驟：

s1：在所述激光壓縮器內(nèi)腔中安裝光學(xué)底板，在光學(xué)底板上繪制光柵的安裝坐標(biāo)；

s2：依照所述安裝坐標(biāo)安裝光柵；

s3：逐一調(diào)整光柵的刻線方向、俯仰角度；

s4：驗(yàn)證全部光柵的刻線方向及俯仰角度是否相同，若不相同，重復(fù)執(zhí)行步驟s2-s3，反之，則完成初裝操作。

進(jìn)一步，所述步驟s1中，在激光壓縮器內(nèi)腔底部安裝光學(xué)底板，所述光柵位于光學(xué)底板上，所述激光壓縮器的兩端分別設(shè)有入射孔和出射孔，在入射孔處設(shè)第一投線儀，所述第一投線儀正對(duì)入射孔的中心，且第一投線儀的垂直高度高于光柵高度。

進(jìn)一步，依照激光壓縮器的設(shè)計(jì)圖，利用第一投線儀掃出經(jīng)過(guò)入射孔和出射孔的垂直激光平面，在光學(xué)底板上繪制入射光線、衍射光線和光柵投影線，測(cè)量出衍射角度。

進(jìn)一步，所述步驟s2中，光柵的安裝方法為：

s21：在光柵的外圍設(shè)調(diào)整架，所述調(diào)整架的底部設(shè)有輔助小車；

s22：在光柵投影線處設(shè)第二投線儀，以光柵投影線為基準(zhǔn)，利用第二投線儀掃出垂直激光平面；

s23：移動(dòng)輔助小車，促使光柵的光柵面與垂直激光平面重合；

s24：重復(fù)執(zhí)行步驟s22-s23，直至安裝完成全部的光柵。

進(jìn)一步，所述步驟s3之前還包括：

將第二投線儀置于光柵的正前方，利用第二投線儀掃出水平激光平面，所述水平激光平面經(jīng)光柵衍射后形成反射面，所述水平激光平面、反射面在激光壓縮器內(nèi)壁上分別投影形成入射線、反射線。

進(jìn)一步，所述步驟s3中，對(duì)所述光柵的光柵面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，促使反射線與入射線平行，即完成刻線方向調(diào)整。

進(jìn)一步，所述步驟s3中，對(duì)所述光柵進(jìn)行俯仰角度調(diào)整，促使反射線與入射線重合即可。

進(jìn)一步，所述步驟s4中，驗(yàn)證過(guò)程具體包括：

s41：利用第一投線儀掃出經(jīng)過(guò)入射孔和出射孔的垂直激光平面，所述垂直激光平面經(jīng)過(guò)光柵后分為出射平面和衍射平面；

s42：在光學(xué)底板上標(biāo)記光柵的入射光線、衍射光線，測(cè)量出衍射角度，驗(yàn)證衍射角度是否與設(shè)計(jì)圖相同，若不相同，重復(fù)執(zhí)行步驟s2-s3，反之，則執(zhí)行步驟s43；

s43：在出射孔處，若出射平面和衍射平面平行或重合，說(shuō)明全部光柵的刻線方向及俯仰角度相同，則完成初裝操作，反之，重復(fù)執(zhí)行步驟s2-s3，直至出射平面和衍射平面平行或重合。

本發(fā)明的有益效果是：

在沒(méi)有光學(xué)基準(zhǔn)且沒(méi)有前級(jí)信號(hào)光源的前提下，利用第一投線儀、第二投線儀完成光柵的初裝工作，顛覆了傳統(tǒng)的光路集成方法，操作便捷，顯著提高了工作效率和初裝精度，同時(shí)，第一投線儀、第二投線儀的激光波長(zhǎng)位于前級(jí)信號(hào)光源波長(zhǎng)范圍之內(nèi)，能夠替代800nm信號(hào)光源，另外，第一投線儀、第二投線儀為實(shí)驗(yàn)室的常用器件，容易獲得。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的流程框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中激光壓縮器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖3是光柵刻線方向調(diào)整示意圖；

圖4是光柵俯仰角度調(diào)整前視圖。

附圖中：1-激光壓縮器、2-光學(xué)底板、3-入射孔、4-出射孔、5-光柵、6-光柵、7-光柵、8-光柵、9-第一投線儀、10-第二投線儀、11-入射光線、12-衍射光線、13-水平激光平面、14-反射面、15-光柵投影線、16-入射線、17-反射線；

虛線表示光柵面法線，α表示衍射角度。

具體實(shí)施方式

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同實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。此外，以下實(shí)施例中提到的方向用詞，例如“上”“下”“左”“右”等僅是參考附圖的方向，因此，使用的方向用詞是用來(lái)說(shuō)明而非限制本發(fā)明創(chuàng)造。

實(shí)施例一：

如圖1-2所示，一種大型超短脈沖激光壓縮器中光柵的初裝方法，所述激光壓縮器1的兩端分別設(shè)有入射孔3和出射孔4，在入射孔3處設(shè)第一投線儀9，所述第一投線儀9正對(duì)入射孔3的中心，第一投線儀9的垂直高度高于光柵高度，本實(shí)施例中，依照設(shè)計(jì)圖，所述激光壓縮器1內(nèi)腔中設(shè)有4塊光柵，分別為光柵5、光柵6、光柵7、光柵8，其中，光柵5正對(duì)入射孔3設(shè)置，光柵6正對(duì)出射孔4設(shè)置，光柵5與光柵7平行設(shè)置，光柵6與光柵8平行設(shè)置。

所述大型超短脈沖激光壓縮器中光柵的初裝方法，包括以下步驟：

首先，在所述激光壓縮器1內(nèi)腔中安裝光學(xué)底板2，用于放置光柵5、光柵6、光柵7、光柵8，依照設(shè)計(jì)圖，利用第一投線儀9掃出經(jīng)過(guò)入射孔3和出射孔4的垂直激光平面，利用直尺、量角器、記號(hào)筆在光學(xué)底板2上繪制光柵的安裝坐標(biāo)，其中，安裝坐標(biāo)包括入射光線11、衍射光線12和光柵投影線15，測(cè)量出衍射角度α。

其次，依照所述安裝坐標(biāo)安裝光柵，具體包括：

(1)在光柵5的外圍設(shè)調(diào)整架，所述調(diào)整架的底部設(shè)有輔助小車；

(2)在與光柵5對(duì)應(yīng)的光柵投影線15處設(shè)第二投線儀10，以光柵投影線15為基準(zhǔn)，利用第二投線儀10掃出垂直激光平面，所述垂直激光平面即光柵5的安裝的基準(zhǔn)平面；

(3)移動(dòng)輔助小車，促使光柵5的光柵面與垂直激光平面重合；

(4)重復(fù)執(zhí)行步驟(2)-(3)，安裝光柵6、光柵7、光柵8。

再次，將第二投線儀10置于光柵5的正前方，利用第二投線儀10掃出水平激光平面13，所述水平激光平面13經(jīng)光柵5衍射后形成反射面14，所述水平激光平面13、反射面14在激光壓縮器1內(nèi)壁上分別投影形成入射線16、反射線17。其中，如圖3所示，對(duì)所述光柵5的光柵面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，促使水平激光平面13、反射面14平行，即反射線與入射線平行，即完成刻線方向調(diào)整，如圖4所示，對(duì)所述光柵5進(jìn)行俯仰角度調(diào)整，促使反射線17與入射線16重合即可，此時(shí)，光柵5與水平面垂直，依次調(diào)整光柵6、光柵7、光柵8的刻線方向、俯仰角度。

最后，驗(yàn)證4塊光柵的刻線方向及俯仰角度是否相同，具體驗(yàn)證過(guò)程如下：

(1)利用第一投線儀9掃出經(jīng)過(guò)入射孔3和出射孔4的垂直激光平面，由于第一投線儀9的垂直高度高于光柵高度，因此，垂直激光平面經(jīng)過(guò)光柵5后分為出射平面和衍射平面，其中，出射平面直接經(jīng)出射孔4出射；

(2)衍射平面經(jīng)光柵7、光柵8、光柵6，同時(shí)，在光學(xué)底板2上標(biāo)記入射光線11、衍射光線12，測(cè)量出衍射角度α，驗(yàn)證衍射角度是否與設(shè)計(jì)圖相同，若不相同，重復(fù)安裝光柵并逐一調(diào)整光柵的刻線方向、俯仰角度，反之，則執(zhí)行步驟(3)；

(3)衍射平面最終經(jīng)出射孔4出射，在出射孔4處，若出射平面和衍射平面平行或重合，說(shuō)明全部光柵的刻線方向及俯仰角度相同，則完成初裝操作，反之，重復(fù)安裝光柵并逐一調(diào)整光柵的刻線方向、俯仰角度，直至出射平面和衍射平面平行或重合。

在其他一些實(shí)施例中，所述激光壓縮器1內(nèi)腔中設(shè)有4塊以上的光柵，同樣可以按照本發(fā)明所述的初裝方法完成光柵初裝。

以上已將本發(fā)明做一詳細(xì)說(shuō)明，以上所述，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)。