CN101216610A - 空间滤波器光路准直的调整装置及调整方法 - Google Patents
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Abstract
一种空间滤波器光路准直的调整装置及调整方法，其装置的构成包括：一紧贴空间滤波器小孔后放置的透射光栅；发光二极管和准直透镜构成准直的非相干照明光源，照射所述的小孔和透射光栅；由成像透镜和远场探测器置于所述的透射光栅的衍射光束方向构成远场成像探测器，所述的远场探测器的输出接一计算机。本发明装置和方法具有设备简、调整易和精度高的特点。
Description
技术领域
本发明与高功率激光装置有关，特别是一种在高功率激光装置中空间滤波器光路准直的调整装置及调整方法。
背景技术
国内外目前用于惯性约束核聚变的高功率激光装置，例如我国的神光∏，美国的NIF装置，都要涉及空间滤波器的光路调整问题，使用远场探测装置以实现空间滤波器的光路调整，这些远场探测装置一般都和主激光光路同轴，为了不影响主光路，其位置大多在空间滤波器3后的反射镜5后面，通过该反射镜5的漏光来取样，其光路结构如图1所示。主要远场监测调整步骤是让小孔4被照明，然后使小孔4成像到远场探测器7上，由于小孔平面也是激光束焦面所在位置，这样激光束焦斑也同时成像到远场探测器7上，通过比较小孔中心和焦斑中心的误差，调整空间滤波器3前面的第一反射镜1和第二反射镜2就能使两个中心重合，实现空间滤波器的光路准直调整。但是目前这种远场探测装置的主要问题是：
成像透镜6和远场探测器7必须和主光路同轴，探测系统需要放在主光路的反射镜后面取样，这就大大增长了主光路的长度，不便于空间本就狭小的空间滤波器的排布。
发明内容
本发明要解决的技术在于克服上述现有技术的问题，提供一种空间滤波器光路准直的调整装置及调整方法，达到设备简、易调整、精度高的目的。
本发明的技术解决方案如下：
一种空间滤波器光路准直的远场探测装置，特点在于其构成包括：
一紧贴空间滤波器小孔后放置的透射光栅；
发光二极管和准直透镜构成准直的非相干照明光源，照射所述的小孔和透射光栅；
由成像透镜和远场探测器置于所述的透射光栅的衍射光束方向构成远场成像探测器，所述的远场探测器的输出接一计算机。
利用所述的远场探测装置实现高功率激光装置空间滤波器光路准直的方法，包括如下步骤：
①首先在空间滤波器的小孔的后面紧贴其小孔板放置所述的透射光栅并覆盖所述的小孔；
②打开主激光，激光束的焦斑穿过小孔照射透射光栅产生衍射，在该透射光栅的一级衍射光方向设置远场成像探测器，使一级衍射光经成像透镜在远场探测器上成像，通过计算机的图像处理得到主激光的焦斑中心；
③然后启动非相干照明光源照明所述的小孔，调整非相干照明光源的准直光束的入射角，使透射光栅产生的一级或者二级衍射光使小孔轮廓通过成像透镜成像在远场探测器上，然后通过计算机的图像处理得到小孔中心；
④调整第一反射镜和第二反射镜，重复上述第②和第③步，当主激光的焦斑中心和空间滤波器的小孔中心重合，即完成空间滤波器光路准直的调整。
本发明的技术效果如下：
通过插入可移入移出光栅，将激光或照明光通过光栅的衍射光成像到远场探测器，可以将光栅灵活地挂靠在空间滤波器的侧壁上，也避免了在主光轴上排布探测系统从而加长主光路的弊端，只需要将远场探测系统以与主光轴成一定夹角的空间排布即可。
附图说明
图1是现有的远场探测装置的光路示意图
图2是本发明远场探测装置的光路示意图
图中：1-第一反射镜 2-第二反射镜 3-空间滤波器 4-小孔5-第三反射镜 6-成像透镜 7-远场探测器 8-准直透镜9-激光二极管
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
先请参阅图2，图2是本发明远场探测装置的光路示意图，由图可见，本发明空间滤波器光路准直的远场探测装置，其构成包括：
一紧贴空间滤波器小孔4后放置的透射光栅5；
发光二极管9和准直透镜8构成准直的非相干照明光源，照射所述的小孔4和透射光栅5；
由成像透镜6和远场探测器7置于所述的透射光栅5的衍射光束方向构成远场成像探测器，所述的远场探测器7的输出接一计算机。
利用所述的远场探测装置实现高功率激光装置空间滤波器光路准直的方法，其特征在于包括如下步骤：
①首先在空间滤波器3的小孔4的后面紧贴其小孔板放置所述的透射光栅5并覆盖所述的小孔4；
②打开主激光，激光束的焦斑穿过小孔4照射透射光栅5产生衍射，在该透射光栅5的一级衍射光方向设置远场成像探测器，使一级衍射光经成像透镜6在远场探测器7上成像，通过计算机的图像处理得到主激光的焦斑中心；
③然后启动非相干照明光源照明所述的小孔4，调整非相干照明光源的准直光束的入射角，使透射光栅5产生的一级或者二级衍射光使小孔轮廓通过成像透镜6成像在远场探测器7上，然后通过计算机的图像处理得到小孔中心；
④调整第一反射镜1和第二反射镜2，重复上述第②和第③步，当主激光的焦斑中心和空间滤波器的小孔中心重合，即完成空间滤波器光路准直的调整。
空间滤波器的光路远场准直的原理如下：
①插入透射光栅5，使透射光栅5完全罩住空间滤波器3的小孔4，为了使得激光一级衍射进入远场探测器8成像系统，根据透射式光栅的衍射方程：
d(sinθi+sinθk)＝Kλ (1)
式中，d为光栅常数，θi为入射角度，θk为衍射角度，K为衍射级次，λ为入射光波长。将远场成像系统(包括远场探测器和成像透镜)的光轴调整与激光光轴成一定夹角(arc sin(λ/d))，将激光焦斑成像于远场探测器，并记录其中心；
②关闭主激光，打开发光二极管照明光源9，通过准直透镜8后准直为平行光照满小孔4，使小孔1∶1成像于远场探测器7。为使照明光的一级衍射角度和激光的一级衍射角度一致，根据上述的衍射方程式调整好照明光入射方向与激光光轴的夹角。将小孔轮廓成像于远场探测器，采集图样，记录小孔中心位置；
③比较小孔中心和焦斑中心，调整第一反射镜1和第二反射镜2，直至小孔中心和焦斑中心完全重合，调整完成。
综上所述，本发明装置和方法具有设备简、调整易、精度高的特点。
Claims (2)
1.一种空间滤波器光路准直的远场探测装置，特征在于其构成包括：
一紧贴空间滤波器小孔(4)后放置的透射光栅(5)；
发光二极管(9)和准直透镜(8)构成准直的非相干照明光源，照射所述的小孔(4)和透射光栅(5)；
由成像透镜(6)和远场探测器(7)置于所述的透射光栅(5)的衍射光束方向构成远场成像探测器，所述的远场探测器(7)的输出接一计算机。
2.利用权利要求1所述的远场探测装置实现空间滤波器光路准直的方法，其特征在于包括如下步骤：
①首先在空间滤波器(3)的小孔(4)的后面紧贴其小孔板放置所述的透射光栅(5)并覆盖所述的小孔(4)；
②打开主激光，激光束的焦斑穿过小孔(4)照射透射光栅(5)产生衍射，在该透射光栅(5)的一级衍射光方向设置远场成像探测器，使一级衍射光经成像透镜(6)在远场探测器(7)上成像，通过计算机的图像处理得到主激光的焦斑中心；
③然后启动非相干照明光源照明所述的小孔(4)，调整非相干照明光源的准直光束的入射角，使透射光栅(5)产生的一级或者二级衍射光使小孔轮廓通过成像透镜(6)成像在远场探测器(7)上，然后通过计算机的图像处理得到小孔中心；
④调整第一反射镜(1)和第二反射镜(2)，重复上述第②和第③步，当主激光的焦斑中心和空间滤波器的小孔中心重合，即完成空间滤波器光路准直的调整。
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2008
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