CN108563034A - 反射型空间滤波器调试装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种光学系统调试装置和方法,该装置由宽光谱光纤点光源、消色差准直透镜组、待调试的反射型空间滤波器、反射镜、消色差缩束透镜组、波前传感器、采集计算机和真空机组组成,利用哈特曼传感器实时检测反射型空间滤波器输出激光光束波前信息,并反馈精密调节空间滤波器输入和输出离轴抛物面镜,达到空间滤波器具备共焦共轴和输出高光束质量的特性。本发明具有结构简单,调试方便,实时反馈光束波前信息,波前测量精度高等特点,并可利用测量到的光束波前信息准确评估反射型空间滤波器的质量,提升反射型空间滤波器的调试水平,支撑反射型空间滤波器在超短超强等激光装置的技术应用。
Description
技术领域
本发明涉及光学系统调试装置和方法,特别是一种反射型空间滤波器的调试装置和方法。
背景技术
空间滤波器是激光驱动器中关键的光学系统。它用于抑制激光放大过程中非线性效应,提高系统安全运行通量和效率,对高频信息进行滤波截止,保护激光工作介质。因此,空间滤波器的性能及其调试对于激光驱动器的研制和后期运行是至关重要的。
目前,在高功率激光驱动器领域中分为两个类型:一类是脉宽在纳秒到皮秒量级、脉冲能量在兆焦量级的大能量激光系统;另一类是脉宽在皮秒到飞秒、能量在焦耳到千焦耳量级的超短超强激光系统。兆焦量级的大能量激光系统中通常使用不同口径的透射型空间滤波器,即输入和输出镜均为透镜,专利(ZL201510031277.5)针对透射型空间滤波器调试装置和方法已进行了阐述和说明。超短超强激光系统已进入拍瓦(PW,1015W)阶段,聚焦功率密度达到1022W/cm2量级,且正在朝更高的目标10PW迈进。超短超强激光技术的发展使得激光与物质相互作用的研究进入了强相对论性和非线性范畴,对推动物理、材料和生物医学等学科的发展将具有积极的作用。为满足上述要求,超短超强激光系统需要具备几十纳米宽光谱激光光束特征,即脉宽在飞秒或几十飞秒量级。由于材料色散的原因,宽光谱激光光束在透射型空间滤波器中传输时,不同波长激光入射透镜后聚焦焦距不同,极易造成空间滤波器堵孔,降低激光驱动器安全运行能力,甚至严重损坏激光驱动器。目前,超短超强激光驱动器在设计和研制中,采用反射式空间滤波器是一项行之有效且需具备精密调试和安装能力的重要技术途径。它克服了由材料色散引入的不利因素,输入和输出均为离轴抛物面镜,不同波长激光入射后聚焦焦距相同,进而显著提升超短超强激光驱动器的安全运行能力,支撑激光与物质在强相对论性和非线性范畴内相互作用的研究。本专利根据上述超短超强激光驱动器研制需求,搭建了反射型空间滤波器的调试装置,利用波前传感器监测输出光束波前信息,完成反射型空间滤波器的精密调试。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺点,提出一种反射型空间滤波器的调试装置和方法,该装置由宽光谱光纤点光源、消色差准直透镜组、待调试的反射型空间滤波器、反射镜、消色差缩束透镜组、波前传感器、采集计算机和真空机组组成。该调试装置和方法具有结构简单,调试方便,实时反馈光束波前信息,波前测量精度高等特点,并可利用测量得到的光束波前信息准确评估反射型空间滤波器的质量,提升反射型空间滤波器的调试水平,支撑反射型空间滤波器在超短超强等激光装置的技术应用。
为实现上述目的,本发明采取了如下技术方案:
一种反射型空间滤波器的调试装置,其特点在于:包括宽光谱光纤点光源、消色差准直透镜组、第一反射镜、第二反射镜、消色差缩束透镜组、波前传感器、采集计算机和真空机组;
所述的宽光谱光纤点光源位于消色差准直透镜组的焦点处,所述的宽光谱光纤点光源的发散光束经消色差准直透镜组准直平行光后,经反射型空间滤波器的真空密封输入窗口入射,到达反射型空间滤波器的离轴抛物镜主镜,经离轴抛物镜主镜反射聚焦后再由离轴抛物镜次镜准直为平行光束,再经反射型空间滤波器的真空密封输出窗口输出后,依次经所述的第一反射镜和第二反射镜反射后,射入所述的消色差缩束透镜组,经该消色差缩束透镜组使光束口径缩小后入射所述的波前传感器,该波前传感器与采集计算机相连;
所述的第一反射镜和第二反射镜通过调节俯仰和偏摆,可引导反射型空间滤波器输出光束共轴入射消色差缩束透镜组;
所述的消色差缩束透镜组将反射型空间滤波器输出平行光光束口径缩小至波前传感器采集口径,并使两者满足共轭成像关系;
所述的真空机组与反射型空间滤波器相连,用于保持反射型空间滤波器腔体内真空状态。
所述的消色差准直透镜组由火石玻璃和冕牌玻璃组成,它们安装在同轴镜筒内,所述的宽光谱光纤点光源出射光束先经火石玻璃后再入射冕牌玻璃。
所述的消色差缩束透镜组为开普勒结构透镜组,由共焦共轴特征的输入消色差透镜组和输出消色差透镜组组成。所述的输入消色差透镜组和输出消色差透镜组均由火石玻璃与冕牌玻璃组合而成,它们安装在同轴长镜筒内。沿光束方向,输入消色差透镜组内排放顺序为先冕牌玻璃后火石玻璃;输入消色差透镜组内排放顺序为先火石玻璃后冕牌玻璃。
所述的反射型空间滤波器的调试装置进行调试的方法,其特点在于,该方法包括如下步骤:
①将未安装离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜的反射型空间滤波器的真空密封腔体安装在光学台面的支撑架上,真空密封腔体前级镜筒机械中心轴与宽光谱光纤点光源和消色差准直透镜组同光轴;
②调节第一反射镜和第二反射镜,使反射型空间滤波器输出光束依次经第一反射镜和第二反射镜后同轴入射到所述的消色差缩束透镜组;
③开启采集计算机,采集计算机通过波前传感器实时采集激光光束波前信息存储至采集计算机的波前测量软件,生成波前采集标定数据;
④将离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜分别安装至反射型空间滤波器内的调整架上,利用步进电机控制器精细调节调整架的五维电机,完成离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜的姿态调整;
⑤平移第一反射镜,使宽光谱激光光束经反射型空间滤波器的真空密封输出窗口输出后依次经第一反射镜和第二反射镜后同轴入射到所述的消色差缩束透镜组;
⑥重新开启采集计算机,加载步骤③中生成的波前采集标定数据,测量反射型空间滤波器输出光束的波前数据。监测激光光束光斑形状,精细调节离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜调整架的俯仰、偏摆、升降、左右维度调节使离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜光轴重合,保证入射光束光斑形态和出射光斑形态一致;
⑦利用波前采集软件监测反射型空间滤波器的输出光束离焦像差,开启离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜调整架的前后平移步进电机,当离焦像差呈现为发散状态时,增加离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜间距;当离焦像差呈现为汇聚状态时,缩短离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜间距;当离焦像差接近零,即离焦像差调试消除后,离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜焦点重合;
⑧开启真空机组,抽取反射型空间滤波器腔体内真空度至真空。在真空条件下,离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜的焦距缩短,反射型空间滤波器输出光束离焦像差呈现汇聚状态,再次开启离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜调整架的前后平移步进电机并缩短离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜间距,波前传感器监控条件下,调节消除反射型空间滤波器输出光束离焦像差;
⑨开启反射型空间滤波器滤波小圆孔步进电机控制器,进行升降、左右和前后平移的调节,利用滤波小圆孔边缘的刀口横向剪切离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜公共焦点,完成滤波小圆孔几何中心与反射型空间滤波器的激光光束焦点重合。
所述的步骤⑧和⑨中,真空机组的始终处于工作状态,保证反射型空间滤波器内真空,离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜经调试具备共轴和共焦特征后,反射型空间滤波器输出光束具备高光束质量,完成反射型空间滤波器的精密调试。
所述消色差缩束透镜组将反射型空间滤波器输出光束口径缩小至波前传感器采集口径,并使两者满足共轭成像关系,同时依据光学系统设计的缩束比提升波前传感器对反射型空间滤波器的调试精度和灵敏性。
所述的波前传感器具备实时测量入射宽光谱激光光束波前的功能,同时反馈数据至采集计算机驱动步进电机控制器对反射型空间滤波器离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜进行俯仰、偏摆、升降、左右和前后平移等五维电动精密调节。
所述的波前传感器可准确分析和分解像差特征,可分析入射光束倾斜量、离焦、像散、球差、慧差等像差。反射型空间滤波器装置调试中,波前传感器可实时分解像差,可用表征像差的泽尼克多项式分解系数显示至采集计算机的波前采集软件界面。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明可广泛应用到超短超强激光驱动器在线反射型空间滤波器的精密调试,该调试装置和方法具有结构简单,调试方便,实时反馈光束波前信息,波前测量精度高等特点,并可利用测量得到的光束波前信息准确评估反射型空间滤波器的质量,提升反射型空间滤波器的调试水平,支撑反射型空间滤波器在超短超强等激光装置的技术应用。
附图说明
图1利用波前传感器调试反射型空间滤波器的装置图;
图2利用波前传感器在线调试反射型空间滤波器测量数据图,其中(a)为反射型空间滤波器未调试前输出波前数据,PV(峰谷值)=12.275λ,RMS(均方根值)=2.226λ;(b)为反射型空间滤波器调试后输出波前数据,PV=6.676λ,RMS=1.169λ;(c)为调试前后波前像差泽尼克多项式分解后对比数值。
图标:宽光谱光纤点光源1、消色差准直透镜组2、待调试的反射型空间滤波器3、第一反射镜4、第二反射镜5、消色差缩束透镜组11、波前传感器8、采集计算机9、真空机组10;
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明,但不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示,一种反射型空间滤波器的调试装置,包括宽光谱光纤点光源1、消色差准直透镜组2、第一反射镜4、第二反射镜5、消色差缩束透镜组11、波前传感器8、采集计算机9和真空机组10。
沿所述的宽光谱光纤点光源1输出的光束方向光学元件依次是所述的消色差准直透镜组2、待调试的反射型空间滤波器3、第一反射镜4、第二反射镜5、消色差缩束透镜组11、波前传感器8。
所述的宽光谱光纤点光源1位于消色差准直透镜组2的焦点处,所述的宽光谱光纤点光源1的发散光束经消色差准直透镜组2准直平行光后,经反射型空间滤波器3的真空密封输入窗口入射,到达反射型空间滤波器3的离轴抛物镜主镜,经离轴抛物镜主镜反射聚焦后再由离轴抛物镜次镜准直为平行光束,再经反射型空间滤波器3的真空密封输出窗口输出后,依次经所述的第一反射镜4和第二反射镜5反射后,射入所述的消色差缩束透镜组11,经该消色差缩束透镜组11使光束口径缩小后入射所述的波前传感器8,该波前传感器8与采集计算机9相连;
所述的消色差准直透镜组2由火石玻璃和冕牌玻璃组成,它们安装在同轴镜筒内。宽光谱光纤点光源1出射光束先经火石玻璃后再入射冕牌玻璃。
所述的反射型空间滤波器3由入射真空密封窗口,离轴抛物镜主镜、离轴抛物镜次镜和出射真空密封窗口、滤波小孔及不锈钢真空密封腔体构成。离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜分别安装在各自的具备俯仰、偏摆、升降、左右和前后平移的五维电动精密调节的调整架上,滤波小圆孔安装至离轴抛物镜主镜与离轴抛物镜次镜的焦点附近,可利用升降、左右和前后平移的步进电机微调。宽光谱激光光源入射反射型空间滤波器3真空密封窗口后,到达离轴抛物镜主镜,光束经其反射聚焦后再由离轴抛物镜次镜准直为平行光束,光束透过反射型空间滤波器3的输出真空密封窗口后,同轴入射波前传感器采集光路。
所述的第一反射镜4和第二反射镜5通过调节俯仰和偏摆,可引导反射型空间滤波器3输出光束共轴入射消色差缩束透镜组11;
所述的消色差缩束透镜组11将反射型空间滤波器3输出平行光光束口径缩小至波前传感器8采集口径,并使两者满足共轭成像关系,同时依据光学系统设计的缩束比提升波前传感器对反射型空间滤波器的调试精度和灵敏性;
所述的消色差缩束透镜组11为开普勒结构透镜组,由输入消色差透镜组6和输出消色差透镜组7组成,具备共焦共轴特征。两组透镜组均由火石玻璃与冕牌玻璃组合而成,它们安装在同轴长镜筒内。沿光束方向,输入消色差透镜组6内排放顺序为先冕牌玻璃后火石玻璃;输入消色差透镜组7内排放顺序为先火石玻璃后冕牌玻璃。
所述的波前传感器8可准确分析和分解像差特征,可分析入射光束倾斜量、离焦、像散、球差、慧差等像差。反射型空间滤波器装置调试中,波前传感器可实时分解像差,可用表征像差的泽尼克多项式分解系数显示至采集计算机的波前采集软件界面。
所述的波前传感器8可实时采集宽光谱激光光束波前信息并反馈至采集计算机9的采集软件。采集计算机9根据波前信息开启步进电机控制器,驱动俯仰、偏摆、升降、左右和前后平移的五维电机精密调节反射型空间滤波器3的输入和输出离轴抛物面镜,达到反射型空间滤波器具备共焦共轴和输出高光束质量的特性并评价其质量。
所述的真空机组10由低温泵和前级真空机组组成,与反射型空间滤波器3相连,开启后可用于保持反射型空间滤波器3腔体内真空状态。
本发明所述的反射型空间滤波器的调试装置和方法,其调试步骤特征如下:
①将未安装离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜的反射型空间滤波器的真空密封腔体安装在光学台面的支撑架上,真空密封腔体前级镜筒机械中心轴与宽光谱光纤点光源1和消色差准直透镜组2同光轴;
②调节第一反射镜4和第二反射镜5,使反射型空间滤波器3输出光束依次经第一反射镜4和第二反射镜5后同轴入射到所述的消色差缩束透镜组11;
③开启采集计算机9,采集计算机9通过波前传感器8实时采集激光光束波前信息存储至采集计算机9的波前测量软件,生成波前采集标定数据;
④将离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜分别安装至反射型空间滤波器内的调整架上,利用步进电机控制器精细调节调整架的五维电机,完成离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜的姿态调整;
⑤平移第一反射镜4,使宽光谱激光光束经反射型空间滤波器3的真空密封输出窗口输出后依次经第一反射镜4和第二反射镜5后同轴入射到所述的消色差缩束透镜组11;
⑥重新开启采集计算机9,加载步骤③中生成的波前采集标定数据,测量反射型空间滤波器输出光束的波前数据。监测激光光束光斑形状,精细调节离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜调整架的俯仰、偏摆、升降、左右维度调节使离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜光轴重合,保证入射光束光斑形态和出射光斑形态一致;
⑦利用波前采集软件监测反射型空间滤波器的输出光束离焦像差,开启离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜调整架的前后平移步进电机,当离焦像差呈现为发散状态时,增加离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜间距;当离焦像差呈现为汇聚状态时,缩短离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜间距;当离焦像差接近零,即离焦像差调试消除后,离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜焦点重合;
⑧开启真空机组10,抽取反射型空间滤波器腔体内真空度至真空。在真空条件下,离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜的焦距缩短,反射型空间滤波器输出光束离焦像差呈现汇聚状态,再次开启离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜调整架的前后平移步进电机并缩短离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜间距,波前传感器监控条件下,调节消除反射型空间滤波器输出光束离焦像差;
⑨开启反射型空间滤波器3滤波小圆孔步进电机控制器,进行升降、左右和前后平移的调节,利用滤波小圆孔边缘的刀口横向剪切离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜公共焦点,完成滤波小圆孔几何中心与反射型空间滤波器的激光光束焦点重合。
所述的步骤⑧和⑨中,真空机组10的始终处于工作状态,保证反射型空间滤波器3内真空,离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜经调试具备共轴和共焦特征后,反射型空间滤波器输出光束具备高光束质量,完成反射型空间滤波器的精密调试。
采用上述调节装置和方法对数拍瓦激光系统的一台反射型空间滤波器进行调试。反射型空间滤波器输入光斑口径为145mm×145mm,输出光斑口径为290mm×290mm,扩束比为1:2。输入空间滤波器离轴抛物镜主镜焦距为2860mm,输出空间滤波器离轴抛物镜次镜焦距为5720mm。光学加工后,离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜光学输出光束波前峰谷值PV均小于1/3λ(λ=808nm)。反射型空间滤波器内滤波小孔直径为7DL。在神光II数拍瓦激光系统中,上述反射型空间滤波器物距U为2450mm,像距V为7360mm,与激光系统构成共轭成像传递关系。
宽光谱光纤点光源中心波长λ=808nm,带宽为±20nm。基横模单模光纤(Nufern1060-XP),纤芯半为2.9μm。消色差准直透镜组光束通光口径为250mm×250mm,消色差准直透镜组焦距经准确标定为5140.7mm。
理想宽带光谱平行光(高斯强度分布)的入射消色差准直透镜组后聚焦光斑半径为16.6μm,计算如下:
上述公式中,λ为波长,f为焦距,D为光束边长。宽光谱光纤点光源纤芯半径为2.9μm,远小于消色差准直透镜组后聚焦光斑半径为16.6μm。当宽光谱光纤点光源位于消色差准直透镜组焦点时,光束将消色差准直透镜组准直为近理想平行面波宽光谱光束。
上述近理想平行面波宽光谱光束入射反射型空间滤波器离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜时,聚焦光斑半径win和wout分别为:
反射型空间滤波器调试中使用的波前传感器为法国Physics公司出品的SID4波前传感器。该产品采用微型光栅阵列结构,波长测量范围为400nm-1100nm,波前测量精度为15nm(RMS),测量灵敏度小于2nm(RMS)。依据上述技术指标,该产品适用于波长λ=808±30nm宽光谱光源的波前检测和分析,实际调试过程中测量精度RMS小于0.02λ,PV(峰谷)值小于0.08λ。
用于波前采集的消色差缩束透镜组输入口径为300mm×300mm,输出口径为3mm×3mm。波前传感器通过消色差缩束透镜组与反射型空间滤波器输出像面构成严格的共轭成像关系。因此,在神光II数拍瓦激光系统光路调试过程中,初始光束注入像面,反射型空间滤波器,波前传感器三者之间均构成严格共轭成像关系。消色差缩束透镜组缩束比为100:1,依据上述光学设计,反射型空间滤波器内离轴抛物主镜或离轴抛物次镜出现的角度(指向)偏移量,被消色差缩束透镜组放大100倍后成像于SID4波前传感器CCD采集面,提升了反射型空间滤波器的调试精度和灵敏性。
反射型空间滤波器真空管道通过爱德华低真空机组和TTI低温泵抽取至高真空(真空度达到4×10-3以下)并保持此真空状态。
申请专利实施时,激光宽光谱源为数拍瓦激光系统的输出光束,经该光束到达反射型空间滤波器时已经过上游光路上百次光学元件面,因而带有波前畸变特征。调试过程中,我们重点检测反射型空间滤波器输出光束离焦像差和光轴偏轴数值,引导离轴抛物主镜和离轴抛物次镜的调整架分别进行俯仰、偏摆、升降、左右和前后平移等电动精密收敛性调节,同时也可利用波前传感器检测激光宽光谱源其他像差特征,更全面的分析激光系统输出光束质量。
依据反射型空间滤波器的调试装置和方法发明专利中的调试流程和实际调试数据表明:反射型空间滤波器离轴抛物主镜或离轴抛物次镜在步进电机驱动下沿光轴轴向方向移动±2.5μm,波前传感器SID4实时采集的波前数据PV和RMS值(离焦像差显著)数值即有明显变化;同时反射型空间滤波器离轴抛物主镜或离轴抛物次镜在步进电机驱动下偏离光轴转动±20μrad时,波前传感器SID4实时采集的波前数据PV和RMS值(慧差和像散显著)也具有明显变化。利用此发明专利中阐述的装置和方法在数拍瓦激光系统上完成了在线调试反射型空间滤波器精密调试,实验结果如图2所示,图中(a)所示为反射型空间滤波器未调试前输出波前数据,PV(峰谷值)=12.275λ,RMS(均方根值)=2.226λ;图中(b)所示为反射型空间滤波器调试后输出波前数据,PV=6.676λ,RMS=1.169λ;图中(c)所示为调试前后波前像差泽尼克多项式分解后对比数值。
经过反射型空间滤波器后宽光谱源激光光束不具备离焦像差,即离轴抛物主镜或离轴抛物次镜具备共焦特征;波前数据分析得到反射型空间滤波器调试后光束中心偏轴量可控制在±20μrad以内。
综上所述,利用反射型空间滤波器调试装置和方法完成了离轴抛物主镜或离轴抛物次镜的精密调节,达到共焦和共轴特征,满足了数拍瓦激光系统对反射型空间滤波器的技术指标要求,同时利用SID4波前传感器实时准确监测反射型空间滤波器输出光束波前质量。因此,反射型空间滤波器的调试装置和方法可以在超短超强高功率激光驱动器得到有效应用,它具有结构简单,调试方便,实时反馈光束波前信息,波前测量精度高等特点,并可利用测量得到的光束波前信息准确评估反射型空间滤波器的质量,提升反射型空间滤波器的调试水平,支撑反射型空间滤波器在超短超强等激光装置的技术应用,并且也可广泛应用到其他光学工程领域。
Claims (6)
1.一种反射型空间滤波器的调试装置,其特征在于:包括宽光谱光纤点光源(1)、消色差准直透镜组(2)、第一反射镜(4)、第二反射镜(5)、消色差缩束透镜组(11)、波前传感器(8)、采集计算机(9)和真空机组(10);
所述的宽光谱光纤点光源(1)位于消色差准直透镜组(2)的焦点处,所述的宽光谱光纤点光源(1)的发散光束经消色差准直透镜组(2)准直平行光后,经反射型空间滤波器(3)的真空密封输入窗口入射,到达反射型空间滤波器(3)的离轴抛物镜主镜,经离轴抛物镜主镜反射聚焦后再由离轴抛物镜次镜准直为平行光束,再经反射型空间滤波器(3)的真空密封输出窗口输出后,依次经所述的第一反射镜(4)和第二反射镜(5)反射后,射入所述的消色差缩束透镜组(11),经该消色差缩束透镜组(11)使光束口径缩小后入射所述的波前传感器(8),该波前传感器(8)与采集计算机(9)相连;
所述的第一反射镜(4)和第二反射镜(5)通过调节俯仰和偏摆,可引导反射型空间滤波器(3)输出光束共轴入射消色差缩束透镜组(11);
所述的消色差缩束透镜组(11)将反射型空间滤波器(3)输出平行光光束口径缩小至波前传感器(8)采集口径,并使两者满足共轭成像关系;
所述的真空机组(10)与反射型空间滤波器(3)相连,用于保持反射型空间滤波器(3)腔体内真空状态。
2.根据权利要求1所述的反射型空间滤波器的调试装置,其特征在于:所述的消色差准直透镜组(2)由火石玻璃和冕牌玻璃组成,它们安装在同轴镜筒内,所述的宽光谱光纤点光源(1)出射光束先经火石玻璃后再入射冕牌玻璃。
3.根据权利要求1所述的反射型空间滤波器的调试装置,其特征在于:所述的消色差缩束透镜组(11)为开普勒结构透镜组,由共焦共轴的输入消色差透镜组(6)和输出消色差透镜组(7)组成。
4.根据权利要求3所述的反射型空间滤波器的调试装置,其特征在于:所述的输入消色差透镜组(6)和输出消色差透镜组(7)均由火石玻璃与冕牌玻璃组合而成,安装在同轴长镜筒内,沿光束方向,输入消色差透镜组(6)内排放顺序为先冕牌玻璃后火石玻璃;输出消色差透镜组(7)内排放顺序为先火石玻璃后冕牌玻璃。
5.根据权利要求1所述的反射型空间滤波器的调试装置进行调试的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
①将未安装离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜的反射型空间滤波器的真空密封腔体安装在光学台面的支撑架上,真空密封腔体前级镜筒机械中心轴与宽光谱光纤点光源(1)和消色差准直透镜组(2)同光轴;
②调节第一反射镜(4)和第二反射镜(5),使反射型空间滤波器(3)输出光束依次经第一反射镜(4)和第二反射镜(5)后同轴入射到所述的消色差缩束透镜组(11);
③开启采集计算机(9),采集计算机(9)通过波前传感器(8)实时采集激光光束波前信息存储至采集计算机(9)的波前测量软件,生成波前采集标定数据;
④将离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜分别安装至反射型空间滤波器内的调整架上,利用步进电机控制器精细调节调整架的五维电机,完成离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜的姿态调整;
⑤平移第一反射镜(4),使宽光谱激光光束经反射型空间滤波器(3)的真空密封输出窗口输出后依次经第一反射镜(4)和第二反射镜(5)后同轴入射到所述的消色差缩束透镜组(11);
⑥重新开启采集计算机(9),加载步骤③中生成的波前采集标定数据,测量反射型空间滤波器输出光束的波前数据。监测激光光束光斑形状,精细调节离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜调整架的俯仰、偏摆、升降、左右维度调节使离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜光轴重合,保证入射光束光斑形态和出射光斑形态一致;
⑦利用波前采集软件监测反射型空间滤波器的输出光束离焦像差,开启离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜调整架的前后平移步进电机,当离焦像差呈现为发散状态时,增加离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜间距;当离焦像差呈现为汇聚状态时,缩短离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜间距;当离焦像差接近零,即离焦像差调试消除后,离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜焦点重合;
⑧开启真空机组(10),抽取反射型空间滤波器腔体内真空度至真空。在真空条件下,离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜的焦距缩短,反射型空间滤波器输出光束离焦像差呈现汇聚状态,再次开启离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜调整架的前后平移步进电机并缩短离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜间距,波前传感器监控条件下,调节消除反射型空间滤波器输出光束离焦像差;
⑨开启反射型空间滤波器(3)滤波小圆孔步进电机控制器,进行升降、左右和前后平移的调节,利用滤波小圆孔边缘的刀口横向剪切离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜公共焦点,完成滤波小圆孔几何中心与反射型空间滤波器的激光光束焦点重合。
6.根据权利要求5所述的反射型空间滤波器的调试方法,其特征在于:
所述的步骤⑧和⑨中,真空机组(10)的始终处于工作状态,保证反射型空间滤波器(3)内真空,离轴抛物镜主镜和离轴抛物镜次镜经调试具备共轴和共焦特征后,反射型空间滤波器输出光束具备高光束质量,完成反射型空间滤波器的精密调试。
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