CN105161965B - 一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置 - Google Patents

Abstract

一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置，它涉及一种大口径晶体倍频转换装置，以解决现有的大口径激光倍频转换及聚焦装置不具有温度调控能力,以及现有基于晶体倍频效应与激光聚焦获得高能的汤姆逊探针光的装置存在不能在线监测倍频激光的质量与转换效率和在线替换装置简化损伤晶体、透镜与窗口玻璃的问题，它包括二倍频转换模块、四倍频转换模块、四倍频透镜过渡件和聚焦透镜；二倍频转换模块、四倍频转换模块、四倍频透镜过渡件和聚焦透镜四者顺着光射方向顺次设置；四倍频转换模块还包括四倍频温控窗口组件、第二温控箱体、第一温控箱体、四倍频靶窗窗口导向组件和四倍频卡计。本发明用于大口径高能量激光束的频率转换和聚焦。

Description

一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置

技术领域

本发明涉及一种大口径晶体倍频转换装置，它用于高能汤姆逊探针光的发展，通过以角度匹配模式工作的二倍频转换模块与以非临界相位匹配模式工作的四倍频转换模块实现高能激光的高效转换，并通过四倍频透镜模块实现高能光束的聚焦。

背景技术

倍频转换技术是获得某一固定波长激光的重要方法，主要通过晶体如KDP、DKDP、ADP等的倍频效应来得到，经文献检索，申请号为201310156653.4的中国发明专利申请提出了一种混频晶体四维高精度调整机构，该机构采用了仰卧姿态调整机构和偏摆姿态调整机构实现混频晶体框的调整，申请号为201310156389.4的中国发明专利申请提出了一种内置式高通量大口径激光频率转换装置，该转换装置采用了与上述发明申请的仰卧姿态调整机构和偏摆姿态调整机构相同结构的偏摆微驱动机构和仰卧微驱动机构，实现了混频调角及移动组件的二维调整。

但是，由于晶体具有较高的温度敏感度，在较小的温度变化下就能大幅度降低晶体的倍频效率，因此对晶体需要进行高精度的温度控制。在许多领域，大光束高频率激光的需求越来越迫切，同时，90°非临界相位匹配技术因为其具有较大的有效非线性光学系数、较小的相位匹配角灵敏度、没有光学走离和利用率高等优势而得到越来越多的应用，而90°非临界相位匹配技术的主要实现条件就是保证晶体工作在某一确定的温度条件下。目前，针对小晶体的温度控制技术比较成熟，装置也已经商品化，但是，如前所述，由于对大口径晶体的温度控制精度控制提出了越来越高的要求，现有的大口径激光倍频转换及聚焦装置不具有温度调控能力，无法实现大口径晶体精确温度控制并能保持晶体具有较高温度面均匀性，不能实现非临界相位匹配。

聚焦透镜工程应用十分广泛，如各种激光加工、激光检测等，大部分设备也能实现调焦甚至自动调焦。但目前用于高功率(万焦级)激光的大口径聚焦透镜不能在X轴、Y轴和Z轴三个方向都实现精确调焦，将多束高能激光聚焦到空间某一微小截面内存在困难。激光通过晶体倍频效应以获得高能探针光时，需要对激光转换效率检测，并且倍频晶体、聚焦透镜及窗口玻璃在工作过程中损伤严重，而现有的激光倍频与高能激光聚焦装置无法在保证安全快捷的同时对光束质量及转换效率进行实时监测并在线更换倍频晶体、聚焦透镜及窗口玻璃等易损零件。

发明内容

本发明是为解决现有的大口径激光倍频转换及聚焦装置不具有温度调控能力,以及现有基于晶体倍频效应与激光聚焦获得高能的汤姆逊探针光的装置存在不能在线监测倍频激光的质量与转换效率和在线替换装置简化损伤晶体、透镜与窗口玻璃的问题，进而提供一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置。

本发明的技术方案是：一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置包括二倍频转换模块、四倍频转换模块、四倍频透镜过渡件和聚焦透镜；

二倍频转换模块包括二倍频调角机构，二倍频调角机构包括二倍频俯仰驱动组件和二倍频偏摆驱动组件；

四倍频转换模块包括四倍频调角机构，四倍频调角机构包括四倍频俯仰驱动组件和四倍频摇摆驱动组件；

二倍频转换模块、四倍频转换模块、四倍频透镜过渡件和聚焦透镜四者顺着光射方向顺次设置；

四倍频转换模块还包括四倍频温控窗口组件、第二温控箱体、第一温控箱体、四倍频靶窗窗口导向组件和四倍频卡计；二倍频转换模块还包括第三箱体和第四箱体；

第一温控箱体的一端面与第二温控箱体的一端面密封连接，第一温控箱体与第二温控箱体上开设有贯通的温控流道，四倍频温控窗口组件可拆卸封装在第一温控箱体的另一端面上，四倍频靶窗窗口导向组件可拆卸封装在第一温控箱体的另一端面上，第三箱体的一端面与第四箱体的一端面密封连接，第四箱体的另一端面与四倍频温控窗口组件连接，四倍频靶窗窗口导向组件通过四倍频透镜过渡件与聚焦透镜连接；第一温控箱体的下端面上开设有取样口，取样口上设置有取样窗口玻璃，取样窗口玻璃通过压板安装在第一温控箱体上，四倍频卡计安装在压板上，四倍频调角机构安装在第二温控箱体和第二温控箱体相交处的内腔中，四倍频俯仰驱动组件和四倍频摇摆驱动组件位于第二温控箱体内，二倍频调角机构安装在第三箱体和第四箱体相交处的内腔中，二倍频俯仰驱动组件和二倍频摇摆驱动组件位于第三箱体内。

本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明是将光学元件晶体放在一种带有恒温水控制的箱体内进行加热的装置，将晶体组件、俯仰驱动组件以及偏摆驱动组件等放置在温控箱体或箱体内，温控箱体开设有温控流道，通过温控箱体内恒温水的循环流动加热晶体达到所需要的温度。控制方式比较简单，可以达到晶体所需的任何温度。

通过以角度匹配模式工作的二倍频转换模块与以非临界相位匹配模式工作的四倍频转换模块实现高能激光的高效转换，并通过四倍频透镜模块实现高能光束的聚焦。

本发明的整体结构紧凑，各功能模块分工明确、集成化程度高，模块与模块直接连接，与现有装置相比更为简单方便，如将法兰直接设计到四倍频转换模块上，实现了与四倍频透镜模块的直接连接。本发明采用大口径四倍频晶体获得四倍频激光，相比于使用三倍频激光作为探针光可输出更高功率。本发明在四倍频转换模块上开设取样口，实现了激光的质量与倍频转换效率的在线监测，相比于现有同类装置结构更为紧凑，取样更为方便，四倍频靶窗窗口导向组件可拆卸封装在第一温控箱体上能实现损伤的晶体、透镜与窗口玻璃的更换，窗口玻璃也能实现在线更换等，与现有装置相比功能更为完备，操作更为方便快捷。本发明还具有操作方便，易于拆卸且控制精度高等优点。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图，图2是四倍频透镜过渡件结构示意图，图3是四倍频转换模块结构示意图，图4是图3的主剖视图，图5是四倍频靶窗窗口导向组件示意图，图6是带有进水口和出水口的四倍频调角机构示意图，图7是去掉进水口和出水口的四倍频调角机构示意图，图8是晶体组件的主视图，图9是晶体框水路剖视图，图10是二倍频转换模块示意图，图11是图10的主剖视图，图12是二倍频调角机构示意图，图13是聚焦透镜整体结构示意图，图14是Z向位置调整组件的结构示意图，图15是透镜调焦镜筒和驱动组件装配结构示意图，图16是图15的剖面图，图17是驱动组件的结构示意图，图18是Y向位置调整组件和X向位置调整组件连接结构示意图，图19是Y向位置调整组件结构示意图，图20是X向位置调整组件结构示意图，图21是透镜替换单元组件结构示意图，图22是透镜屏蔽片组件结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图22说明，本实施方式的一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置，它包括二倍频转换模块101、四倍频转换模块102、四倍频透镜过渡件103和聚焦透镜1；

二倍频转换模块101包括二倍频调角机构104，二倍频调角机构104包括二倍频仰卧驱动组件805和二倍频偏摆驱动组件801；

四倍频转换模块102包括四倍频调角机构504，四倍频调角机构504包括四倍频俯仰驱动组件705和四倍频摇摆驱动组件701；

二倍频转换模块101、四倍频转换模块102、四倍频透镜过渡件103和聚焦透镜1四者顺着光射方向顺次设置；

四倍频转换模块102还包括四倍频温控窗口组件401、第二温控箱体402、第一温控箱体403、四倍频靶窗窗口导向组件404和四倍频卡计509；二倍频转换模块101还包括第三箱体803和第四箱体804；

第一温控箱体402一端面与第二温控箱体403一端面密封连接，第一温控箱体402与第二温控箱体403上开设有贯通的温控流道512，四倍频温控窗口组件401可拆卸封装在第一温控箱体402的另一端面上，四倍频靶窗窗口导向组件404可拆卸封装在第一温控箱体403另一端面上，第三箱体803的一端面与第四箱体804的一端面密封连接，第四箱体804的另一端面与四倍频温控窗口组件401连接，四倍频靶窗窗口导向组件404通过四倍频透镜过渡件103与聚焦透镜1连接；第一温控箱体402的下端面上开设有取样口4021，取样口4021上设置有取样窗口玻璃510，取样窗口玻璃510通过压板508安装在第一温控箱体402上，四倍频卡计509安装在压板508上，四倍频调角机构504安装在第二温控箱体402和第二温控箱体403相交处的内腔中，四倍频俯仰驱动组件705和四倍频摇摆驱动组件701位于第二温控箱体402内，二倍频调角机构104安装在第三箱体803和第四箱体804相交处的内腔中，二倍频俯仰驱动组件805和二倍频摇摆驱动组件801位于第三箱体803内。

本实施方式通过恒温水箱向温控流道512来提供恒温水，以实现温控箱体和晶体组件的温度调控。本实施方式在第一温控箱体403上设有温控真空隔离窗舱门盖505，在第一温控箱体403上开有窗口，连接有可供四倍频晶体拆卸的晶体窗口盖板503，并用第一密封圈502进行密封。本实施方式的四倍频卡计是检测四倍频能量的卡计，用于检测激光能量，进而检测四倍频转换的效率。本实施方式中的四倍频俯仰驱动组件、四倍频偏摆驱动组件、二倍频俯仰驱动组件和二倍频俯仰偏摆驱动组件均为现有技术，其具体结构在公告号为CN103278997A，公告日为2013.09.04的中国专利中有明确体现，此处不在赘述。

具体实施方式二：结合图5说明，本实施方式的四倍频靶窗窗口导向组件404包括真空窗口玻璃组件602、透镜滚轮605、四倍频窗口框体603和两个四倍频靶室真空窗口导向板601；两个四倍频靶室真空窗口导向板601之间布置有倾斜设置的四倍频窗口框体603，真空窗口玻璃组件602安装在四倍频窗口框体603内，四倍频窗口框体603的两侧安装有透镜滚轮605，两个四倍频靶室真空窗口导向板601的相对侧面上各开设有滚轮槽6011，透镜滚轮605布置在滚轮槽6011内并能在透镜滚轮槽6011内上下滚动，四倍频窗口框体603封装在第一温控箱体403的法兰506上。本实施方式的真空窗口玻璃呈一定角度倾斜放置可以分离杂散光，使用在线替换装置能实现损伤晶体、透镜与窗口玻璃的更换，四倍频窗口框体603通过第二密封圈507安装在第二温控箱体403的法兰506上。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6-图9说明，本实施方式的四倍频调角机构504还包括第一框体704、第二框体706、第三框体707、四倍频内框708和四倍频晶体组件11-7，第一框体704、第二框体706和第三框体707顺着光射方向依次连接，第二框体706在水平方向设有与第一框体704连接的偏摆转动连接副，四倍频摇摆驱动组件701穿过第一框体704并与第二框体706的上部或下部连接，四倍频摇摆驱动组件701通过偏摆转动连接副实现第二框体706的竖向摆动，内框708安装在第二框体706内，内框708和第二框体706在竖直方向设有俯仰转动连接副，四倍频俯仰驱动组件705穿过第一框体704并与四倍频内框708的下端连接，四倍频俯仰驱动组件705通过俯仰转动连接副实现四倍频内框708的水平摆动，四倍频晶体组件11-7滑动插装在第三框体707上的四倍频晶体组件滑槽7071内。本实施方式的晶体组件11-7上设有管状循环水路即晶体温控流道，在水路的端头采用螺栓和密封圈进行密封。

四倍频调角机构上有上轴承702和下轴承712，起到定位作用。在四倍频晶体LRU(可替换单元)组件11-7上安装有可装卸用的把手703，以实现四倍频晶体的拆卸。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图8和图9说明，本实施方式的四倍频晶体组件11-7包括晶体框11-7-1、大口径晶体11-7-2、温度传感器11-7-5、多个挡条11-7-3和多个压片11-7-4，温度传感器11-7-5安装在晶体框11-7-1上，大口径晶体11-7-2通过多个挡条11-7-3和多个压片11-7-4安装在晶体框11-7-1上，晶体框11-7-1框体内沿框体横截面开设晶体温控流道11-10，晶体温控流道11-10与晶体组件进水口710和晶体组件回水口707贯通。如此设置，温度传感器11-7-5便于检测晶体框11-7-1的温度；框体横截面开设晶体温控流道保证对晶体框11-7-1进行温控，通过温度传感器11-7-5得知晶体框11-7-1的温度，进而通过恒温水箱对晶体框11-7-1进行调温。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图11和图12说明，本实施方式的二倍频调角机构104还包括第四框体806、第五框体807、第六框体808、二倍频内框809和二倍频晶体组件，第四框体806、第五框体807和第六框体808顺着光射方向依次连接，第五框体807在水平方向设有与第四框体806连接的偏摆转动连接副，二倍频偏摆驱动组件801穿过第四框体806并与第五框体807的上部或下部连接，二倍频偏摆驱动组件801通过偏摆转动连接副实现第五框体807的竖向摆动，二倍频内框809安装在第五框体807内，二倍频内框809和第五框体807在竖直方向设有俯仰转动连接副，二倍频俯仰驱动组件805穿过第四框体806并与二倍频内框809的下端连接，二倍频俯仰驱动组件805通过俯仰转动连接副实现二倍频内框809的水平摆动，二倍频晶体组件滑动插装在第六框体808上的二倍频晶体组件滑槽8081内。本实施方式的二倍频晶体组件没有晶体温控流道，其它结构与四倍频晶体组件结构相同。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13-图22说明，本实施方式的聚集透镜1包括透镜屏蔽片组件1101、透镜替换单元组件1102、X向位置调整组件1603、Y向位置调整组件1601和Z向位置调整组件1104；

透镜屏蔽片组件1101安装在透镜替换单元组件1102上，透镜替换单元组件1102安装在X向位置调整组件1603上，所述X向位置调整组件1603用于驱动透镜驱动组件1102在X方向上移动，X向位置调整组件1603安装在Y向位置调整组件1601上，Y向位置调整组件1601用于驱动X向位置调整组件1603在Y方向移动，Y向位置调整组件1601安装在Z向位置调整组件1104上，Z向位置调整组件1104用于驱动Y向位置调整组件1601在Z方向移动。如此设置，本实施方式结构简单紧凑，采用配合使用透镜X向位置调整组件、Y轴位置调整组件与Z向位置调整组件实现了对聚焦透镜中的透镜可替换单元组件的空间精确移动，方便快捷地达到对高能激光束的精确聚焦。通过X向位置调整组件、Y轴位置调整组件与Z向位置调整组件配合使用可实现透镜LRU组件在X方向、Y方向和Z方向三个方向上平移，达到精确聚焦的目的，它能用于高能光束在空间某微小截面上的精确聚焦。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、四或五相同。

具体实施方式七：结合图14和图15说明，本实施方式所述Z向位置调整组件1104包括透镜调焦镜筒1201、透镜壳体1204和驱动组件1403；驱动组件1403包括电机1504、电机座1503、Z向丝杠副和支撑板1501；

透镜壳体1204为筒式壳体，透镜调焦镜筒1201、驱动组件1403均布置在透镜壳体1204内，电机1504安装在电机座1503上，电机座1503安装在透镜壳体1204上，支撑板1501安装在透镜壳体1204上，Z向丝杠副的丝杠1506通过轴承座1505安装在支撑板1501上，电机1504的输出端连接Z向丝杠副的丝杠1506，Z向丝杠副的丝母1507与透镜调焦镜筒1201连接，Y向位置调整组件1601安装在透镜调焦镜筒1201的端面上。其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图7说明，本实施方式的驱动组件1403还包括下直线导轨4013、上导轨基座1404、下导轨基座1405、联轴器1502、下滑块基座4023、两个上直线导轨4012和两个上滑块基座4021；

下滑块基座4023安装在透镜调焦镜筒1201的下部，下直线导轨4013安装在下滑块基座4023的下部，下导轨基座1405安装在透镜壳体1204上，下直线导轨4013滑动布置在下导轨基座1405上；上导轨基座1404安装在透镜调焦镜筒1201的上部，上导轨基座1404上沿透镜调焦镜筒1201的轴向并列安装有两个上直线导轨4012，两个上滑块基座4021分别与丝杠副的丝母1507连接，上直线导轨4012滑动布置在上滑块基座4021上，电机1504的输出端通过联轴器1502与Z向丝杠副的丝杠1506连接。如此设置，本实施方式的透镜外壳防尘罩板1203和透镜外壳1204通过螺钉紧固连接，透镜调焦镜筒1201外壁固定有下导轨基座1405，并开有槽口，使上导轨基座1404嵌入其中，起到固定作用，透镜外壳1204内壁上安装有驱动组件403，实现透镜调焦镜筒1201的Z向平移，透镜外壳1204上为固定上滑块基座2021而开的窗口都使用导轨防尘盖1203进行防尘处理。所述的驱动组件1403通过电机座1503将电机1504固定在透镜外壳1201上，并通过联轴器1502与丝杆1506连接实现功率输出，支撑板1501实现与透镜外壳1201的固定连接，支撑板1501上安装轴承座1505，用于支承丝杆1506和联轴器1502。其它与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图9说明，本实施方式的Y向位置调整组件1601包括Y向导轨驱动组件、过渡透镜溜板1602和过渡导轨基板1701，Y向导轨驱动组件包括驱动电机1705、Y向丝杠副、两个第三导轨1704和两个第三滑块1707；X向位置调整组件1603包括X向导轨驱动组件和移动透镜溜板1802，X向导轨驱动组件包括导轨驱动电机1805、X向丝杠副、两个第四导轨1804和两个第四滑块1807；

过渡导轨基板1701和透镜过渡溜板1602的中部加工有同轴设置的透光通孔7011，过渡导轨基板1701的一侧面安装在透镜调焦镜筒1201上，导轨基板1701的另一侧面安装有驱动电机1705和两个第三导轨1704；第三滑块1707滑动安装在第三导轨1704上，驱动电机1705的输出端与Y向丝杠副的丝杠1708连接，Y向丝杠副的丝母1709与其中一个第三滑块1707连接，过渡透镜溜板1602的一侧面安装在两个第三滑块1707上，X向位置调整组件1603安装在过渡透镜溜板1602的另一侧面上；

移动透镜溜板1802的中部加工有与透光通孔7011贯通的通光孔8011，透光通孔7011与通光孔8011同轴设置，导轨驱动电机1805和两个第四导轨1804安装在过渡透镜溜板1602的另一侧面上，第四滑块1807滑动安装在第四导轨1804上，导轨驱动电机1805的输出端与X向丝杠副的丝杠1808连接，X向丝杠副的丝母1809与其中一个第四滑块1807连接，移动透镜溜板1802的一侧面安装在两个第四滑块1807上，移动透镜溜板1802的另一侧面与透镜移动组件1102连接。如此设置，结构简单，便于空间位置精确调节。其它组成和连接关系与具体实施方式八相同。

具体实施方式十：结合图7和图12说明，本实施方式所述装置还包括两组四倍频滚动轴承12和两组二倍频滚动轴承13，其中一组四倍频滚动轴承12水平设置在第三框体707内侧壁的插入端，另一组四倍频滚动轴承12竖直设置在第三框体11-5外侧壁上；其中一组二倍频滚动轴承13水平设置在第六框体808内侧壁的插入端，另一组二倍频滚动轴承13竖直设置在第六框体808外侧壁上。如此设置，多个四倍频滚动轴承12可使四倍频晶体组件11-7在四倍频晶体组件滑槽7071内滑动无阻碍；多个二倍频滚动轴承13可使二倍频晶体组件在二倍频晶体组件滑槽8081内滑动无阻碍通过滑动的方式与晶体框的卡槽进行定位。其它组成和连接关系与具体实施方式九同。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明的，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。

本发明工作过程

参见图1-图22说明：在安装过程中，将二倍频转换模块101和四倍频转换模块102连接，四倍频转换模块102和聚焦透镜1之间由四倍频透镜过渡件103连接。二倍频转换模块101和四倍频透镜过渡件103与四倍频转换模块102都为直接连接，应注意对四倍频转换模块102进行严格密封。安装完成后，按要求抽取真空并开启温控装置，使四倍频模块稳定工作在气氛与指定温度下。在进行激光倍频转换过程中，通过取样口可在线测试转换光束质量与效率。工作间隙可通过可替换单元(四倍频温控窗口组件401和四倍频靶窗窗口导向组件404)对损伤的四倍频晶体与各聚焦透镜或窗口玻璃进行在线替换。

先将X向位置调整组件、Y向位置调整组件与Z向位置调整组件连接，再将四倍频透镜座安装在X向位置调整组件和Y向位置调整组件上，实现透镜LRU(可替换单元)组件与X向位置调整组件、Y向位置调整组件的连接，最后在四倍频透镜压盖上安装透镜屏蔽片组件。安装完毕后，依次控制X向位置调整组件、Y向位置调整组件与Z向位置调整组件上各自的驱动组件实现X方向、Y方向和Z方向上的平移，将激光束精确定位在聚焦靶点上。

Claims (10)

1.一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置，它包括二倍频转换模块(101)、四倍频转换模块(102)、四倍频透镜过渡件(103)和聚焦透镜(1)；

二倍频转换模块(101)包括二倍频调角机构(104)，二倍频调角机构(104)包括二倍频俯仰驱动组件(805)和二倍频偏摆驱动组件(801)；

四倍频转换模块(102)包括四倍频调角机构(504)，四倍频调角机构(504)包括四倍频俯仰驱动组件(705)和四倍频摇摆驱动组件(701)；

其特征在于：二倍频转换模块(101)、四倍频转换模块(102)、四倍频透镜过渡件(103)和聚焦透镜(1)四者顺着光射方向顺次设置；

四倍频转换模块(102)还包括四倍频温控窗口组件(401)、第二温控箱体(402)、第一温控箱体(403)、四倍频靶窗窗口导向组件(404)和四倍频卡计(509)；二倍频转换模块(101)还包括第三箱体(803)和第四箱体(804)；

第一温控箱体(402)的一端面与第二温控箱体(403)的一端面密封连接，第一温控箱体(402)与第二温控箱体(403)上开设有贯通的温控流道(512)，四倍频温控窗口组件(401)可拆卸封装在第一温控箱体(402)的另一端面上，四倍频靶窗窗口导向组件(404)可拆卸封装在第一温控箱体(403)另一端面上，第三箱体(803)的一端面与第四箱体(804)的一端面密封连接，第四箱体(804)的另一端面与四倍频温控窗口组件(401)连接，四倍频靶窗窗口导向组件(404)通过四倍频透镜过渡件(103)与聚焦透镜(1)连接；第一温控箱体(402)的下端面上开设有取样口(4021)，取样口(4021)上设置有取样窗口玻璃(510)，取样窗口玻璃(510)通过压板(508)安装在第一温控箱体(402)上，四倍频卡计(509)安装在压板(508)上，四倍频调角机构(504)安装在第二温控箱体(402)和第二温控箱体(403)相交处的内腔中，四倍频俯仰驱动组件(705)和四倍频摇摆驱动组件(701)位于第二温控箱体(402)内，二倍频调角机构(104)安装在第三箱体(803)和第四箱体(804)相交处的内腔中，二倍频俯仰驱动组件(805)和二倍频摇摆驱动组件(801)位于第三箱体(803)内。

2.根据权利要求1所述的一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：四倍频靶窗窗口导向组件(404)包括真空窗口玻璃组件(602)、透镜滚轮(605)、四倍频窗口框体(603)和两个四倍频靶室真空窗口导向板(601)；两个四倍频靶室真空窗口导向板(601)之间布置有倾斜设置的四倍频窗口框体(603)，真空窗口玻璃组件(602)安装在四倍频窗口框体(603)内，四倍频窗口框体(603)的两侧安装有透镜滚轮(605)，两个四倍频靶室真空窗口导向板(601)的相对侧面上各开设有滚轮槽(6011)，透镜滚轮(605)布置在滚轮槽(6011)内并能在透镜滚轮槽(6011)内上下滚动，四倍频窗口框体(603)封装在第二温控箱体(403)的法兰(506)上。

3.根据权利要求1或2所述的一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：四倍频调角机构(504)还包括第一框体(704)、第二框体(706)、第三框体(707)、四倍频内框(708)和四倍频晶体组件(11-7)，第一框体(704)、第二框体(706)和第三框体(707)顺着光射方向依次连接，第二框体(706)在水平方向设有与第一框体(704)连接的偏摆转动连接副，四倍频摇摆驱动组件(701)穿过第一框体(704)并与第二框体(706)的上部或下部连接，四倍频摇摆驱动组件(701)通过偏摆转动连接副实现第二框体(706)的竖向摆动，内框(708)安装在第二框体(706)内，内框(708)和第二框体(706)在竖直方向设有俯仰转动连接副，四倍频俯仰驱动组件(705)穿过第一框体(704)并与四倍频内框(708)的下端连接，四倍频俯仰驱动组件(705)通过俯仰转动连接副实现四倍频内框(708)的水平摆动，四倍频晶体组件(11-7)滑动插装在第三框体(707)上的四倍频晶体组件滑槽(7071)内。

4.根据权利要求3所述的一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：四倍频晶体组件(11-7)包括晶体框(11-7-1)、大口径晶体(11-7-2)、温度传感器(11-7-5)、多个挡条(11-7-3)和多个压片(11-7-4)，温度传感器(11-7-5)安装在晶体框(11-7-1)上，大口径晶体(11-7-2)通过多个挡条(11-7-3)和多个压片(11-7-4)安装在晶体框(11-7-1)上，晶体框(11-7-1)框体内沿框体横截面开设晶体温控流道(11-10)，晶体温控流道(11-10)与晶体组件进水口(710)和晶体组件回水口贯通。

5.根据权利要求4所述的一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：二倍频调角机构(104)还包括第四框体(806)、第五框体(807)、第六框体(808)、二倍频内框(809)和二倍频晶体组件，第四框体(806)、第五框体(807)和第六框体(808)顺着光射方向依次连接，第五框体(807)在水平方向设有与第四框体(806)连接的偏摆转动连接副，二倍频偏摆驱动组件(801)穿过第四框体(806)并与第五框体(807)的上部或下部连接，二倍频偏摆驱动组件(801)通过偏摆转动连接副实现第五框体(807)的竖向摆动，二倍频内框(809)安装在第五框体(807)内，二倍频内框(809)和第五框体(807)在竖直方向设有俯仰转动连接副，二倍频俯仰驱动组件(805)穿过第四框体(806)并与二倍频内框(809)的下端连接，二倍频俯仰驱动组件(805)通过俯仰转动连接副实现二倍频内框(809)的水平摆动，二倍频晶体组件滑动插装在第六框体(808)上的二倍频晶体组件滑槽(8081)内。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：聚集透镜(1)包括透镜屏蔽片组件(1101)、透镜替换单元组件(1102)、X向位置调整组件(1603)、Y向位置调整组件(1601)和Z向位置调整组件(1104)；

透镜屏蔽片组件(1101)安装在透镜替换单元组件(1102)上，透镜替换单元组件(1102)安装在X向位置调整组件(1603)上，所述X向位置调整组件(1603)用于驱动透镜驱动组件(1102)在X方向上移动，X向位置调整组件(1603)安装在Y向位置调整组件(1601)上，Y向位置调整组件(1601)用于驱动X向位置调整组件(1603)在Y方向移动，Y向位置调整组件(1601)安装在Z向位置调整组件(1104)上，Z向位置调整组件(1104)用于驱动Y向位置调整组件(1601)在Z方向移动。

7.根据权利要求6所述的一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：所述Z向位置调整组件(1104)包括透镜调焦镜筒(1201)、透镜壳体(1204)和驱动组件(1403)；驱动组件(1403)包括电机(1504)、电机座(1503)、Z向丝杠副和支撑板(1501)；

透镜壳体(1204)为筒式壳体，透镜调焦镜筒(1201)、驱动组件(1403)均布置在透镜壳体(1204)内，电机(1504)安装在电机座(1503)上，电机座(1503)安装在透镜壳体(1204)上，支撑板(1501)安装在透镜壳体(1204)上，Z向丝杠副的丝杠(1506)通过轴承座(1505)安装在支撑板(1501)上，电机(1504)的输出端连接Z向丝杠副的丝杠(1506)，Z向丝杠副的丝母(1507)与透镜调焦镜筒(1201)连接，Y向位置调整组件(1601)安装在透镜调焦镜筒(1201)的端面上。

8.根据权利要求7所述的一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：驱动组件(1403)还包括下直线导轨(4013)、上导轨基座(1404)、下导轨基座(1405)、联轴器(1502)、下滑块基座(4023)、两个上直线导轨(4012)和两个上滑块基座(4021)；

下滑块基座(4023)安装在透镜调焦镜筒(1201)的下部，下直线导轨(4013)安装在下滑块基座(4023)的下部，下导轨基座(1405)安装在透镜壳体(1204)上，下直线导轨(4013)滑动布置在下导轨基座(1405)上；上导轨基座(1404)安装在透镜调焦镜筒(1201)的上部，上导轨基座(1404)上沿透镜调焦镜筒(1201)的轴向并列安装有两个上直线导轨(4012)，两个上滑块基座(4021)分别与丝杠副的丝母(1507)连接，上直线导轨(4012)滑动布置在上滑块基座(4021)上，电机(1504)的输出端通过联轴器(1502)与Z向丝杠副的丝杠(1506)连接。

9.根据权利要求8所述的一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：Y向位置调整组件(1601)包括Y向导轨驱动组件、过渡透镜溜板(1602)和过渡导轨基板(1701)，Y向导轨驱动组件包括驱动电机(1705)、Y向丝杠副、两个第三导轨(1704)和两个第三滑块(1707)；X向位置调整组件(1603)包括X向导轨驱动组件和移动透镜溜板(1802)，X向导轨驱动组件包括导轨驱动电机(1805)、X向丝杠副、两个第四导轨(1804)和两个第四滑块(1807)；

过渡导轨基板(1701)和透镜过渡溜板(1602)的中部加工有同轴设置的透光通孔(7011)，过渡导轨基板(1701)的一侧面安装在透镜调焦镜筒(1201)上，导轨基板(1701)的另一侧面安装有驱动电机(1705)和两个第三导轨(1704)；第三滑块(1707)滑动安装在第三导轨(1704)上，驱动电机(1705)的输出端与Y向丝杠副的丝杠(1708)连接，Y向丝杠副的丝母(1709)与其中一个第三滑块(1707)连接，过渡透镜溜板(1602)的一侧面安装在两个第三滑块(1707)上，X向位置调整组件(1603)安装在过渡透镜溜板(1602)的另一侧面上；

移动透镜溜板(1802)的中部加工有与透光通孔(7011)贯通的通光孔(8011)，透光通孔(7011)与通光孔(8011)同轴设置，导轨驱动电机(1805)和两个第四导轨(1804)安装在过渡透镜溜板(1602)的另一侧面上，第四滑块(1807)滑动安装在第四导轨(1804)上，导轨驱动电机(1805)的输出端与X向丝杠副的丝杠(1808)连接，X向丝杠副的丝母(1809)与其中一个第四滑块(1807)连接，移动透镜溜板(1802)的一侧面安装在两个第四滑块(1807)上，移动透镜溜板(1802)的另一侧面与透镜移动组件(1102)连接。

10.根据权利要求5、7、8或9所述的一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：所述装置还包括两组四倍频滚动轴承(12)和两组二倍频滚动轴承(13)，其中一组四倍频滚动轴承(12)水平设置在第三框体(707)内侧壁的插入端，另一组四倍频滚动轴承(12)竖直设置在第三框体(11-5)外侧壁上；其中一组二倍频滚动轴承(13)水平设置在第六框体(808)内侧壁的插入端，另一组二倍频滚动轴承(13)竖直设置在第六框体(808)外侧壁上。