CN103235418B - 楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台 - Google Patents

Abstract

楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台，它涉及一种离线装校平台。本发明为了实现使用楔形透镜的大口径光学聚焦与频率转换系统的精准离线装校的问题。本发明的支撑平台和普通光学平台并列设置在实验地基上，重力补偿模块和基准模块分别设置在支撑平台的首端和末端，光学聚焦与频率转换系统的一端设置在重力补偿模块上，光学聚焦与频率转换系统的另一端与基准模块连接，第一内调焦望远镜调整座和第二内调焦望远镜调整座由左至右依次设置在普通光学平台上，第一内调焦望远镜设置在第一内调焦望远镜调整座上，第二内调焦望远镜设置在第二内调焦望远镜调整座上。本发明用于光学聚焦和频率转换系统的离线装校。

Description

楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台

技术领域

本发明涉及一种楔形透镜的离线装校平台，具体涉及一种楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台。

背景技术

在早期的激光核聚变研究装置中，大口径光学聚焦与频率转换系统中通常采用双凸或单凸透镜作为聚焦元件，此时系统的理论入射光轴与出射光轴重合。对于这种系统，通常采用在大口径光学聚焦与频率转换系统壳体两端安装带有中心孔的盲板，使用激光束穿孔的方法来建立系统的基准光轴，然后以此为基准对聚焦元件和频率转换晶体的姿态进行离线装校。相对于双凸或单凸透镜，楔形透镜由于在实现聚焦功能的同时，能够较好的实现基频光和倍频光的分离，目前在大口径光学聚焦与频率转换系统中应用较多。但是，采用楔形透镜的光学聚焦与频率转换系统中，由于透镜楔角导致激光光束的折射，入射光轴和出射光轴之间存在一个相对较大的夹角，穿孔方法在这种大口径光学聚焦与频率转换系统无法使用。目前尚没有成熟的装置来实现使用楔形透镜的大口径光学聚焦与频率转换系统的精准离线装校。

发明内容

本发明的目的是为了实现使用楔形透镜的大口径光学聚焦与频率转换系统的精准离线装校，即精准确定系统的入射光轴和出射光轴，并以此为基准对内部光学元件的位姿进行精确调整，进而提供一种楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台。

本发明的技术方案是:楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台包括支撑平台、基准模块、重力补偿模块、光学聚焦与频率转换系统、普通光学平台、第一内调焦望远镜、第一内调焦望远镜调整座、第二内调焦望远镜和第二内调焦望远镜调整座，支撑平台和普通光学平台并列设置在实验地基上，并精确调平，重力补偿模块设置在支撑平台的首端，基准模块固装在支撑平台的末端，光学聚焦与频率转换系统的一端设置在重力补偿模块上，光学聚焦与频率转换系统的另一端与基准模块连接，第一内调焦望远镜调整座和第二内调焦望远镜调整座由左至右依次设置在普通光学平台上，第一内调焦望远镜设置在第一内调焦望远镜调整座上，第二内调焦望远镜设置在第二内调焦望远镜调整座上，

所述基准模块包括支撑法兰、角度转移法兰、角度补偿镜座、第一基准镜、第一压板、第二基准镜和第二压板，支撑法兰上设有透光孔，支撑法兰固装在支撑平台的末端，角度转移法兰固装在支撑法兰上，角度转移法兰上开有第一调焦孔和第二调焦孔，角度补偿镜座设置在角度转移法兰的第二调焦孔上，第一基准镜和第二基准镜分别通过第一压板和第二压板固装在第一调焦孔和第二调焦孔上，且第一内调焦望远镜的轴线与第一基准镜垂直并穿过第一基准镜的中心，第二内调焦望远镜的轴线与第二基准镜垂直并穿过第二基准镜的中心。

本发明与现有技术相比具有以下效果:

1.本发明采用精密加工的角度转移法兰和基准镜确定大口径光学聚焦与频率转换系统的机械基准，基于机械基准建立入射光轴线和出射光轴线的基准，即第一内调焦望远镜和第二内调焦望远镜，实现了一种楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统定轴装置。

2.本发明能够用于大口径光学聚焦与频率转换系统的定轴，且能够补偿实际使用状态时大口径光学聚焦与频率转换系统不同姿态下的重力变形误差，实现离线的高效批量装校。

3.本发明在装校平台上，基准模块是关键部件，其中角度转移法兰和角度补偿镜座依靠高精度的数控加工，保证了角度转移法兰安装基准与大口径光学聚焦和频率转换系统入射光轴线和出射光轴线之间的位置关系，并采用两个带有中心十字叉丝的半反半透镜来作为标示，而且使用第一内调焦望远镜和第二内调焦望远镜作为检测手段，检测精度高。

附图说明

图1为本发明的主视图;图2是重力补偿模块的主剖视图;图3是图2的俯视图;图4是图2的侧视图;图5是光学聚焦与频率转换系统的光学原理图。

具体实施方式

具体实施方式一:结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台包括支撑平台1、基准模块2、重力补偿模块3、光学聚焦与频率转换系统4、普通光学平台5、第一内调焦望远镜6、第一内调焦望远镜调整座7、第二内调焦望远镜8和第二内调焦望远镜调整座9，支撑平台1和普通光学平台5并列设置在实验地基上，并精确调平，重力补偿模块3设置在支撑平台1的首端，基准模块2固装在支撑平台1的末端，光学聚焦与频率转换系统4的一端设置在重力补偿模块3上，光学聚焦与频率转换系统4的另一端与基准模块2连接，第一内调焦望远镜调整座7和第二内调焦望远镜调整座9由左至右依次设置在普通光学平台5上，第一内调焦望远镜6设置在第一内调焦望远镜调整座7上，第二内调焦望远镜8设置在第二内调焦望远镜调整座9上，

所述基准模块2包括支撑法兰10、角度转移法兰11、角度补偿镜座12、第一基准镜13、第一压板14、第二基准镜15和第二压板16，支撑法兰10上设有透光孔10-1，支撑法兰10固装在支撑平台1的末端，角度转移法兰11固装在支撑法兰10上，角度转移法兰11上开有第一调焦孔和第二调焦孔，角度补偿镜座12设置在角度转移法兰11的第二调焦孔上，第一基准镜13和第二基准镜15分别通过第一压板14和第二压板16固装在第一调焦孔和第二调焦孔上，且第一内调焦望远镜6的轴线与第一基准镜13垂直并穿过第一基准镜13的中心，第二内调焦望远镜8的轴线与第二基准镜15垂直并穿过第二基准镜15的中心。

本实施方式的支撑法兰10和支撑平台1之间通过螺栓连接;基准模块2和支撑法兰10之间也是通过螺钉连接。

本实施方式的基准模块中，角度补偿镜座12通过螺钉安装在角度转移法兰11上，第一基准镜13和第二基准镜15之间通过螺钉调节位置和固定。

本实施方式的重力补偿模块3通过螺钉安装在支撑平台1上。

本实施方式通过调整第一内调焦望远镜调整座7的位置，使第一内调焦望远镜6通过第一基准镜13的中心法线，即第一内调焦望远镜6的轴线与第一基准镜13垂直且通过第一基准镜13中心的十字叉丝。

本实施方式通过调整第二内调焦望远镜调整座9的位置，使第二内调焦望远镜8通过第二基准镜15的中心法线，即第二内调焦望远镜8的轴线与第二基准镜15垂直且通过第二基准镜15中心的十字叉丝。

调整完成后，第一内调焦望远镜6的轴线就是大口径光学聚焦与频率转换系统的楔形透镜光轴，即出射光光轴;第二内调焦望远镜8的轴线与入射光轴线平行，代表了入射光的光轴。

对大口径光学聚焦与频率转换系统的离线精密装校就是使得楔形透镜的光轴与第一内调焦望远镜6的轴线重合，使得频率转换晶体的轴线与第二内调焦望远镜8的轴线重合。

具体实施方式二:结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一基准镜13和第二基准镜15均为半反半透的基准镜。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三:结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一基准镜13和第二基准镜15的中心上均刻划有微细十字叉丝。如此设置，便于第一内调焦望远镜6与第二内调焦望远镜8快速、准确的找到第一基准镜13和第二基准镜15的中心。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四:结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述第一压板14和第二压板16均为基准镜压板。如此设置，便于与第一基准镜13和第二基准镜15配合。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

本实施方式所述第一压板14和第二压板16均为基准镜压板，与基准镜接触面的平面度为1μm。

具体实施方式五:结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一基准镜13的反射面和第二基准镜15的反射面分别与第一压板14和第二压板16压合。如此设置，便于光源的反射。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六:结合图2-图4说明本实施方式，本实施方式的重力补偿模块3包括升降机支撑座17、蜗轮丝杠升降机18、顶钉19、测力传感器20和手轮21，蜗轮丝杠升降机18设置在升降机支撑座17上，测力传感器20设置在蜗轮丝杠升降机18的丝杠上端，顶钉19安装在测力传感器20上，手轮21安装在蜗轮丝杠升降机18的输入轴上。如此设置，便于精确的调整光学聚焦与频率转换系统4在重力作用下的变形。其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。

本实施方式的蜗轮丝杠升降机18通过螺钉安装在升降机构支撑座17上，测力传感器20通过螺钉安装在蜗轮丝杠升降机18的丝杠上端，顶钉19通过螺钉安装在测力传感器20上。

具体实施方式七:结合图2-图4说明本实施方式，本实施方式的测力传感器20为轮辐式测力传感器。如此设置，压力测试更加准确。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八:结合图2-图4说明本实施方式，本实施方式的重力补偿模块3还包括垫环22和平键23，垫环22套装在蜗轮丝杠升降机18与手轮21之间，手轮21通过平键23安装在蜗轮丝杠升降机18的输入轴上。如此设置，平键23便于重力补偿模块3的顺畅使用，使用过程中径向移动误差小，垫环22延长了重力补偿模块3的使用寿命。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九:结合图5说明本实施方式，本实施方式的光学聚焦与 频率转换系统4包括定位法兰37、过渡模块24、聚焦模块25、频率转换模块26、窗口模块27、真空窗口28、I型频率转换晶体29、第一II型频率转换晶体30、第二II型频率转换晶体31、楔形透镜32、BSG元件33、CPP元件34、真空隔离片35和屏蔽片36，定位法兰37、过渡模块24、聚焦模块25、频率转换模块26和窗口模块27由左至右依次设置，从光路入射方向，光学元件由右至左排布依次为真空窗口28、I型频率转换晶体29、第一II型频率转换晶体30、第二II型频率转换晶体31、楔形透镜32、BSG元件33、CPP元件34、真空隔离片35和屏蔽片36，其中，真空窗口28设置在窗口模块27上，I型频率转换晶体29、第一II型频率转换晶体30和第二II型频率转换晶体31设置在频率转换模块26上，楔形透镜32、BSG元件33、CPP元件34、真空隔离片35和屏蔽片36设置在聚焦模块25上。如此设置，便于精确的调整楔形透镜32、I型频率转换晶体29、第一II型频率转换晶体30和第二II型频率转换晶体31的姿态，满足它们与入射光轴和出射光轴之间的关系。其它组成和连接关系与具体实施方式一或八相同。

具体实施方式十:结合图5说明本实施方式，本实施方式的入射光轴垂直于I型频率转换晶体29、第一II型频率转换晶体30和第二II型频率转换晶体31，出射光轴垂直且通过定位法兰37的中心，入射光轴和出射光轴之间的夹角为3.96°。如此设置，有效的保证了光学聚焦与频率转换系统的光路要求，保证光学元件的定位更加准确。其它组成和连接关系与具体实施方式九相同。

Claims (10)

1.一种楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台，其特征在于:它包括支撑平台(1)、基准模块(2)、重力补偿模块(3)、光学聚焦与频率转换系统(4)、普通光学平台(5)、第一内调焦望远镜(6)、第一内调焦望远镜调整座(7)、第二内调焦望远镜(8)和第二内调焦望远镜调整座(9)，支撑平台(1)和普通光学平台(5)并列设置在实验地基上，并精确调平，重力补偿模块(3)设置在支撑平台(1)的首端，基准模块(2)固装在支撑平台(1)的末端，光学聚焦与频率转换系统(4)的一端设置在重力补偿模块(3)上，光学聚焦与频率转换系统(4)的另一端与基准模块(2)连接，第一内调焦望远镜调整座(7)和第二内调焦望远镜调整座(9)由左至右依次设置在普通光学平台(5)上，第一内调焦望远镜(6)设置在第一内调焦望远镜调整座(7)上，第二内调焦望远镜(8)设置在第二内调焦望远镜调整座(9)上，

所述基准模块(2)包括支撑法兰(10)、角度转移法兰(11)、角度补偿镜座(12)、第一基准镜(13)、第一压板(14)、第二基准镜(15)和第二压板(16)，支撑法兰(10)上设有透光孔(10-1)，支撑法兰(10)固装在支撑平台(1)的末端，角度转移法兰(11)固装在支撑法兰(10)上，角度转移法兰(11)上开有第一调焦孔和第二调焦孔，角度补偿镜座(12)设置在角度转移法兰(11)的第二调焦孔上，第一基准镜(13)和第二基准镜(15)分别通过第一压板(14)和第二压板(16)固装在第一调焦孔和第二调焦孔上，且第一内调焦望远镜(6)的轴线与第一基准镜(13)垂直并穿过第一基准镜(13)的中心，第二内调焦望远镜(8)的轴线与第二基准镜(15)垂直并穿过第二基准镜(15)的中心。

2.根据权利要求1所述楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台，其特征在于:所述第一基准镜(13)和第二基准镜(15)均为半反半透的基准镜。

3.根据权利要求2所述楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台，其特征在于:所述第一基准镜(13)和第二基准镜(15)的中心上均刻划有微细十字叉丝。

4.根据权利要求3所述楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台，其特征在于:所述第一压板(14)和第二压板(16)均为基准镜压板，与基准镜接触面的平面度为1μm。

5.根据权利要求4所述楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台，其特征在于:所述第一基准镜(13)的反射面和第二基准镜(15)的反射面分别与第一压板(14)和第二压板(16)压合。

6.根据权利要求1或5所述楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台，其特征在于:所述重力补偿模块(3)包括升降机支撑座(17)、蜗轮丝杠升降机(18)、顶钉(19)、测力传感器(20)和手轮(21)，蜗轮丝杠升降机(18)设置在升降机支撑座(17)上，测力传感器(20)设置在蜗轮丝杠升降机(18)的丝杠上端，顶钉(19)安装在测力传感器(20)上，手轮(21)安装在蜗轮丝杠升降机(18)的输入轴上。

7.根据权利要求6所述楔形透镜大口径光学聚焦和频率转换系统的离线装校平台，其特征在于:所述测力传感器(20)为轮辐式测力传感器。

8.根据权利要求7所述楔形透镜大口径光学聚焦和频率转换系统的离线装校平台，其特征在于:重力补偿模块(3)还包括垫环(22)和平键(23)，垫环(22)套装在蜗轮丝杠升降机(18)与手轮(21)之间，手轮(21)通过平键(23)安装在蜗轮丝杠升降机(18)的输入轴上。

9.根据权利要求1或8所述楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台，其特征在于:光学聚焦与频率转换系统(4)包括定位法兰(37)、过渡模块(24)、聚焦模块(25)、频率转换模块(26)、窗口模块(27)、真空窗口(28)、I型频率转换晶体(29)、第一II型频率转换晶体(30)、第二II型频率转换晶体(31)、楔形透镜(32)、BSG元件(33)、CPP元件(34)、真空隔离片(35)和屏蔽片(36)，定位法兰(37)、过渡模块(24)、聚焦模块(25)、频率转换模块(26)和窗口模块(27)由左至右依次设置，从光路入射方向，光学元件由右至左排布依次为真空窗口(28)、I型频率转换晶体(29)、第一II型频率转换晶体(30)、第二II型频率转换晶体(31)、楔形透镜(32)、BSG元件(33)、CPP元件(34)、真空隔离片(35)和屏蔽片(36)，其中，真空窗口(28)设置在窗口模块(27)上，I型频率转换晶体(29)、第一II型频率转换晶体(30)和第二II型频率转换晶体(31)设置在频率转换模块(26)上，楔形透镜(32)、BSG元件(33)、CPP元件(34)、真空隔离片(35)和屏蔽片(36)设置在聚焦模块(25)上。

10.根据权利要求9所述楔形透镜大口径光学聚焦与频率转换系统的离线装校平台，其特征在于:入射光轴垂直于I型频率转换晶体(29)、第一II型频率转换晶体(30)和第二II型频率转换晶体(31)，出射光轴垂直且通过定位法兰(37)的中心，入射光轴和出射光轴之间的夹角为3.96°。