CN103278128B - 一种快速的kdp晶体最佳匹配角精确测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速的KDP晶体最佳匹配角精确测量方法，包括以下步骤：A1单点调谐曲线的快速测量；A2、晶体全口径的最佳匹配角计算方法；采用快速搜索策略，在最佳匹配角附近获取该测量点在不同角度下的相对转换效率，从而拟合该点的调谐曲线。采用各单点的相对转换效率总和最大规则求取晶体全口径的最佳匹配角。本发明的方法针对现有测量系统存在测量速度慢、计算晶体最佳匹配角存在误差等问题，实现了对KDP晶体最佳匹配角的快速、准确测量。

Description

一种快速的KDP晶体最佳匹配角精确测量方法

技术领域

本发明涉及光学工程，尤其涉及的是一种快速的KDP晶体最佳匹配角精确测量方法。

背景技术

在固体高功率激光系统中，由于KDP晶体的最佳匹配角跟晶体光轴的切割工艺、晶体的面形和折射率的不均匀性等因素有关，从而导致准确、快速测量成为当前最佳匹配角测试中的热点问题。为使固体高功率激光系统达到理想水平，需对KDP晶体进行高精密装校；在装校前需对不同测量点的调谐曲线进行测量，从而推导出晶体全口径的最佳匹配角，以便提升激光系统在使用时晶体的相对转换效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术（参考中国专利201010606231.9）的不足提供一种快速的KDP晶体最佳匹配角精确测量方法。

本发明的技术方案如下：

一种快速的KDP晶体最佳匹配角精确测量方法，包括以下步骤：

A1单点调谐曲线的快速测量

（1）通过KDP晶体最佳匹配角测量系统中的运动控制子系统，将测量点定位于KDP晶体的中心位置，从起始角到终止角等间隔角度α转动，测量该点在不同角度下的晶体相对转换效率η（θ）；然后利用二次曲线η(θ)=aθ²+bθ+c进行拟合，公式中a、b、c为拟合系数，并找出该调谐曲线η（θ）的最大值点θ₀，即为各测量点的微步距精确搜索区间的中心位置；

（2）通过运动控制子系统，将测量点定位于晶体的左上角，采用图2所示的从左到右，从上到下的测量顺序对各点（m×n点阵）的相对转换效率进行精确测量。每个单点的测量步骤为：在[θ₀-3δ,θ₀+3δ]范围内，其中θ₀为晶体中心点的最佳匹配角；δ为晶体不同测量点的最佳匹配角的方差，δ根据已测晶体给出，采用微角度β步长精确测量该点在不同角度下的相对转换效率，然后利用所述的二次曲线进行拟合，即获得该测量点的调谐曲线η_ij（θ_ij），ij表示该测量的坐标；

A2、晶体全口径的最佳匹配角计算方法

（1）在[θ₀-3δ,θ₀+3δ]范围内，以步长△θ，计算各测量点的相对转换效率之和： ${\mathrm{\η}}_k=\underset{i=0,j=0}{\overset{i=m,j=n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{ij}};$

（2）求η_k的极大值η_max；

（3）η_max所对应的角度（θ₀-3δ+k×△θ）即为晶体的最佳匹配角。

所述的测量方法，测量步长α，β，δ分别取20urad、10urad、40urad。

本发明的方法针对现有测量系统存在测量速度慢、计算晶体最佳匹配角存在误差等问题，实现了对KDP晶体最佳匹配角的快速、准确测量。

附图说明

图1为二次曲线η(θ)=aθ²+bθ+c的拟合；

图2为测量顺序示意图；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

1、单点调谐曲线的快速测量

（1）通过KDP晶体最佳匹配角测量系统中的运动控制子系统（参考中国专利201010606231.9），将测量点定位于KDP晶体的中心位置，从起始角到终止角等间隔角度α转动，测量该点在不同角度下的晶体相对转换效率η（θ）；然后利用二次曲线η(θ)=aθ²+bθ+c进行拟合，公式中a、b、c为拟合系数，如图1所示，并找出该调谐曲线η（θ）的最大值点θ₀，即为各测量点的微步距精确搜索区间的中心位置。

（2）通过运动控制子系统，将测量点定位于晶体的左上角，采用图2所示的从左到右，从上到下的测量顺序对各点（m×n点阵）的相对转换效率进行精确测量。每个单点的测量步骤为：在[θ₀-3δ,θ₀+3δ]范围内（θ₀为晶体中心点的最佳匹配角；δ为晶体不同测量点的最佳匹配角的方差，δ根据已测晶体给出），采用微角度β步长精确测量该点在不同角度下的相对转换效率，然后利用上述二次曲线进行拟合，即获得该测量点的调谐曲线η_ij（θ_ij），ij表示该测量的坐标。

2、晶体全口径的最佳匹配角计算方法

（1）在[θ₀-3δ,θ₀+3δ]范围内，以步长△θ，计算各测量点的相对转换效率之和： ${\mathrm{\η}}_k=\underset{i=0,j=0}{\overset{i=m,j=n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{ij}};$

（2）求η_k的极大值η_max

（3）η_max所对应的角度（θ₀-3δ+k×△θ）即为晶体的最佳匹配角。

在实际测量中，测量步长α，β，δ分别取20urad,10urad，40urad，采用本发明后，单点测试时间从1.5小时下降到0.5小时。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种快速的KDP晶体最佳匹配角精确测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1、单点调谐曲线的快速测量

(1)通过KDP晶体最佳匹配角测量系统中的运动控制子系统，将测量点定位于KDP晶体的中心位置，从起始角到终止角等间隔角度α转动，测量该测量点在不同角度下的晶体相对转换效率η(θ)；然后利用二次曲线η(θ)＝aθ²+bθ+c进行拟合，公式中a、b、c为拟合系数，并找出该调谐曲线η(θ)的最大值点θ₀，即为各测量点的微步距精确搜索区间的中心位置；

(2)通过运动控制子系统，将测量点定位于晶体的左上角，采用从左到右，从上到下的测量顺序对m×n点阵各点的相对转换效率进行精确测量；每个单点的测量步骤为：在[θ₀-3δ,θ₀+3δ]范围内，其中θ₀为晶体中心点的最佳匹配角；δ为晶体不同测量点的最佳匹配角的方差，δ根据已测晶体给出，采用微角度β步长精确测量该点在不同角度下的相对转换效率，然后利用所述的二次曲线进行拟合，即获得该测量点的调谐曲线η_ij(θ_ij)，i，j表示该测量点的坐标；

A2、晶体全口径的最佳匹配角计算方法

(1)在[θ₀-3δ,θ₀+3δ]范围内，以步长Δθ，计算各测量点的相对转换效率之和： ${\mathrm{\η}}_k=\stackrel{j=m,j=n}{\Σ}{\mathrm{\η}}_{ij};$

(2)求η_k的极大值η_max；

(3)η_max所对应的角度：θ₀-3δ+k×Δθ即为晶体的最佳匹配角。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，测量步长α，β，δ分别取20urad、10urad、40urad。