CN1664515A - 正支共焦非稳腔腔内像差探测系统及调腔方法 - Google Patents

Abstract

正支共焦非稳腔调腔和像差探测系统，其特征在于：它由He－Ne光源、正支共焦非稳腔腔镜、光束匹配望远镜、哈特曼－夏克波前传感器、四向限强度传感器、图像采集卡，计算机组成，其中正支共焦非稳腔腔镜由45°反射镜组、耦合输出镜，凸面反射镜、凹面反射镜构成。采用本发明所述基本原理能够精确实现光腔快速调腔共轴，并对腔内像差进行探测、分析处理和判断，并且本发明中采用的哈特曼－夏克波前传感器还具有结构简单、使用方便、抗干扰能力强等优点，像差分析软件则具有实时性好、便于实施腔内像差动态探测的优点。

Description

正支共焦非稳腔腔内像差探测系统及调腔方法

所属技术领域

本发明涉及一种光学探测系统使用的谐振腔腔内像差探测系统及其谐振腔的调腔方法，特别是正支共焦非稳腔调腔和像差探测系统及其调腔方法。

背景技术

由于目前采用正支共焦非稳腔结构的激光器工作波长一般都在红外区域，那么谐振腔在工作之前是否调整好就十分关键，这是保证谐振腔输出较好光束质量的重要前提之一。目前在这方面有前人作过一些探索和尝试。

Jack Hanlon等人在“Alignment Technique for Unstable Resonators”，Jack Hanlon and Steve Aiken，Applied Optics，Vol.13，No.11，November1974，pp.2461中提出一种方法，即在凹面腔镜附近插入一块带耦合孔的45°反射镜，利用一部自准直望远镜，分别定耦合输出腔镜中心、凸反镜中心和凹反镜中心，再调整凹反镜使凹、凸腔镜的自准直像重合。这种方法虽然调整精度较高，但缺点在于找球面镜自准直像耗时很长，且要求自准直望远镜具备较大调焦范围。

William F.Krupke等人在“Properties of an Unstable ConfocalResonator Laser System”，IEEE Journal of Quantum Electronics，Vol.QE-5，No.12，December 1969，pp.575～586中研究正支共焦腔CO₂激光器输出光束特性时则采用的是这样的探测方法，即近场放置一个电子光学热像仪(Electro-Optics Associates thermal screen)探测光强，再单独用远场能量探测装置(A High Speed HgCdTe Detector)来监测远场强度分布。这种方法虽可直观地看到光束近、远场强度模式，但明显缺点在于不能直观反映光束相位特征，且未将反映出的综合效果细分为各阶光学像差，对光腔调整指导意义并不明显。

D.Anafi等人在“Intracavity Adaptive Optics.2：Tilt Correctionperformance”，Applied Optics，Vol.20，No.11，1 June 1981，pp.1926～1932中研究正支共焦腔CO₂激光器腔内像差的自适应光学校正时则在腔内耦合输出镜附近放置一个反射率为3％的腔内光束分束器(Intracavity BeamSplitter)来直接探测腔内强度模式，优点在于可直接反映腔内光强模式，但其缺点在由于其本身的像差可能直接影响耦合输出腔模，甚至产生高阶模式，且这类器件一般不耐强光照射，因而不能直接置于高能激光器中进行探测。

发明内容

本发明所提供的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种正支共焦非稳腔调腔和像差探测系统及其调腔方法，可在较短时间内快速调腔共轴，缩短了激光器出光前的等待时间，还可以给出耦合输出光束的低阶、高阶像差数据、强度分布等，从而全面了解调腔光光束质量和调腔共轴程度。

本发明的技术解决方案是：正支共焦非稳腔调腔和像差探测系统，其特点在于：它由He-Ne光源、正支共焦非稳腔腔镜、光束匹配系统、哈特曼-夏克波前传感器、四向限强度传感器、分光镜、图像采集卡，数据处理计算机组成，其中正支共焦非稳腔腔镜由45°反射镜组、耦合输出镜，凸面反射镜、凹面反射镜构成，He-Ne光源在45°反射镜组之前，45°反射镜组中的两个反射镜夹角为90°，凸面反射镜位于凹面反射镜之前，耦合输出镜位于凸面反射镜之前；分光镜位于耦合输出光束前方，四向限强度传感器位于分光镜的透射方向，光束匹配系统位于分光镜的反射方向，光束匹配系统的输出经过哈特曼-夏克波前传感器送至数据处理分析计算机中，同时四向限强度传感器的测量结果输出也送至数据处理分析计算机中。

所述的凸面反射镜位于凹面反射镜之前并靠近，二者位置关系并不要求非常精确，但必须保证谐振腔腔长为设计所要求的腔长，谐振腔腔长L＝光束从第一反射镜至凸面反射镜的距离+第一反射镜至第二反射镜的距离+第二反射镜至凹面反射镜的距离。

所述的耦合输出镜位于凸面反射镜之前并靠近凸面反射镜，且与光轴夹角为45°。

所述的第一反射镜(21)上开有Φ1.5mm的小孔。

所述的哈特曼-夏克波前传感器由缩束系统、子孔径数为32×32的微透镜阵列、光电耦合器件构成，其中微透镜阵列位于缩束系统和光电耦合器件之间，光电耦合器件位于微透镜阵列的焦平面上。

所述的四向限强度传感器主要由缩束系统、子孔径数为32×32的微透镜阵列、四象限光斑质心探测器和光电信号处理电路构成，其中微透镜阵列位于缩束系统和四象限光斑质心探测器之间，四象限光斑质心探测器位于微透镜阵列的焦平面上。

采用上述探测系统进行正支共焦非稳腔调腔方法，其特点在于：包括下列光腔调整步骤：

(1)调整腔镜使腔长L为设计腔长；

(2)、使He-Ne光源均匀穿过45°反射镜组中的第一反射镜，再调整凸面反射镜，使第一反射镜和凸面反射镜共光轴；

(3)调整凹面反射镜镜，使第二反射镜与凸面反射镜共光轴；

(4)在光路中放置耦合输出镜，耦合输出镜置于凸面反射镜之前并靠近凸面反射镜，调整耦合输出镜与系统光轴成45°角，用肉眼观察，调腔良好的耦合输出光束强度分布为由内到外逐渐减弱的均匀圆环，遮拦比约为1∶2；

(5)用强度传感器对输出光束强度进行测量，要求各向限内强度分布要基本均匀；同时采用哈特曼-夏克波前传感器对光束波前进行测量，要求哈特曼-夏克波前传感器测得的各阶Zernike像差系数＜0.15，并作为谐振腔已经调整好的判据。

本发明与现有技术相比有如下有益效果：

(1)对正支共焦腔做到了快速调整，缩短了激光器出光前的等待时间。本发明由于首先采用分别调腔共光轴，即先调整He-Ne激光器，45°反射镜组中第一反射镜，凸面反射镜共光轴，再使凸面反射镜、45°反射镜组中第二反射镜、凹镜共光轴，从而使整个系统共光轴，先用肉眼观察输出光束均匀性，这是粗调过程。若这步做得较好则说明光腔已基本共轴了。再结合哈特曼-夏克波前传感器反映的波面像差特性(实时测量)，从细分后的各阶像差Zernike系数实时反映谐振腔的调整状态，做出有针对性地综合判断或调整措施，譬如若第3项Zernike系数(离焦)较大，则可对腔长L进行调整，这是精调过程，从而达到快速调腔的目的。

(2)对调整好后的腔内的像差可进行实时测量监控，及时判断非稳腔共轴状态，采用的腔内像差探测装置具有结构简单，使用方便，抗干扰能力强等优点。本发明由于传统光束像差测量一般采用干涉仪，从干涉条纹形状反映光束像差特性。但干涉仪缺点是抗干扰能力差，必须在气垫防振平台上使用；并且结构较复杂，测量时必需对干涉仪光路进行调整(使参考光与待测光形成干涉条纹)，耗时较长。而哈特曼-夏克波前传感器结构简单：由缩束系统、微透镜阵列和CCD探测器构成一个整体。使用方便：不需要调整波前传感器内部光路，只需将被测光束与波前传感器调整共轴即可。抗干扰能力强：无需气垫防振平台，在普通应用环境下就可使用。

(3)本发明采用对近场光束的强度和相位进行同时测量，以这一双重判据来确定非稳腔的调整状态，而常用的远场测量方法反映的是光束质量的综合效果，没有细分为各阶像差，并且测量系统较为复杂。

附图说明

图1为本发明的系统结构原理示意框图；

图2为哈特曼-夏克波前传感器探测到的光斑经模式法进行波前重构后得到的近场光束相位分布(100帧取平均值)情况；

图3为探测到的近场光束强度模式分布图；

图4为哈特曼-夏克波前传感器探测到成像于CCD靶面上的光斑点阵图；

图5为由像差波面计算出的远场光斑图像；

图6为由像差系数计算出的环围能量分布曲线图；

图7为本发明的波前计算分析程序的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的探测系统由He-Ne激光器1，正支共焦腔腔镜组、分光镜9，光学匹配(扩束或缩束)系统6，Hartmann-Shack波前传感器7，四向限强度传感器8和数据处理分析计算机10组成，其中正支共焦腔为折叠型腔，包括折转光路的两个呈45°反射镜组2、耦合输出镜3，凸面反射镜4、凹面反射镜5构成，其中45°反射镜组2中第一反射镜21、第二反射镜22的夹角为90°，凸面反射镜4位于45°反射镜组2中开耦合孔的第一反射镜21(第一反射镜21上开有耦合孔的目地在于使He-Ne光1又称调腔光，完全耦合进谐振腔以检查光腔调整状态，但该耦合孔不应开过大，否则将影响光束在腔内的来回振荡过程，一般为Φ1.5mm左右)之前，且位置靠近凹面反射镜5，凹面反射镜5和凸面反射镜4的镜腔位置不要求特别精确，但应保证谐振腔腔长为设计腔长L。凹面反射镜5位于45°反射镜组2中第二反射镜22之前，耦合输出镜3位于凸面反射镜4之前并贴近4(位置不要求特别精确)，与光轴夹角为45°，以实现光束的侧向耦合输出。He-Ne激光器(λ＝0.6328μm)，用来引入调腔光，光束匹配(扩束或缩束)系统6将入射光束口径匹配到微透镜阵列口径大小，再成像于CCD靶面上，哈特曼-夏克波前传感器(7)主要由缩束系统(将Φ120mm的平行光缩束为Φ4.16mm)、子孔径数为32×32的微透镜阵列、光电耦合器件(CCD探测器)构成，其中微透镜阵列位于缩束系统和光电耦合器件之间，并且光电耦合器件位于微透镜阵列的焦平面上。哈特曼-夏克波前传感器的参数为：口径φ80mm，子孔径数32×32阵列，动态范围±1.5λ/子孔径，波面测量精度PV＜1/10λ、RMS＜1/20λ，整体倾斜测量范围±50″。

本发明的工作过程是：首先采用分别调整腔内元件使光路共光轴，即先调整He-Ne激光器(1)，45°反射镜组(2)中第一反射镜(21)，凸面镜(4)共光轴，再使凸面镜(4)、第二反射镜(22)、凹面镜(5)共光轴，最后放入耦合输出镜(3)输出调腔光，从而使整个系统共光轴，先用肉眼观察输出光束均匀性，这是粗调工作过程，若粗调完成较好(耦合输出光束为由内到外逐渐减弱的均匀圆环，遮拦比约为1∶2)则说明光腔已基本共轴了。其次，哈特曼-夏克波前传感器(7)和强度传感器(8)测量耦合输出镜(3)输出环形光束强度和相位分布。波前重构软件对哈特曼-夏克波前传感器(7)采集到的(速度为25帧/秒)光斑点阵图(参见图4)进行实时波前重构，计算出各阶像差Zernike系数(计算速度约6～7帧/秒)并实时显示。各阶系数反映了光束像差特性，同时也实时反映出谐振腔的调整状态，从而可做出有针对性地综合判断或调整措施，譬如若第3项Zernike系数(离焦)较大，则可对腔长L进行调整(腔镜沿轴或垂轴调整由精密机械结构进行，精度为0.02mm；腔镜转动调整靠步进电机进行，精度0.6″)，每次对腔镜调整后再观察各阶像差Zernike系数，直至各阶系数＜0.15，作为谐振腔已经调整好的判据，这也是光腔的精调过程。以上即为图1的动态工作过程。

图7所示为本发明波面分析软件为自主研发的波前重构处理软件，即计算微透镜阵列像点质心并进行波前复原的软件，该软件由哈特曼-夏克波前传感器7标定模块和波面测量模块组成，标定模块选取标准参考平行光束，实际光束像差是相对于这一参考标准而言，波面测量模块实时计算(约6帧/秒)和显示当前波面像差Zernike系数、可给出100帧波面的Zernike像差系数(前10阶)曲线图和平均Zernike像差系数、100帧波面的PV(峰谷值)和RMS(均方根值)曲线图及其平均值、光束质心的x、y方向漂移等。数据处理软件可将采集到的数据进行波前重构回放，再现波面像差的动态变化过程。

图7为波前重构软件基本流程图，正支共焦非稳腔输出的环形调腔光由哈特曼-夏克波前传感器中的CCD进行探测，但其探测到的仅为强度分布点阵图(图4所示)，为反演出光束相位分布，需进行波前重构。如图7所示：在进行测量前需要先对传感器进行标定(即选标准平行光或标准波前，譬如选取平行光管发出的光束作为测量标准，而后测得的像差都是相对于这一标准而言)，那么待测光束(像差波前)经哈特曼-夏克波前传感器内的微透镜阵列成像后，每一个子孔径内的待测光束像点质心相对于定标光束质心就会有差别。因而可基于Zernike多项式波前重构原理对光束进行波前重构，简言之有以下步骤：先求出每个子孔径内待测光束像点质心坐标，进而求出波前斜率G(即相对于定标光束质心的偏差)，同时需计算出Zernike重构矩阵Z及其广义逆Z⁺，然后计算模式函数矩阵A，有A＝Z⁺G。再进一步可计算出待测像差波前及相关的光学特性参数。其中哈特曼传感器中CCD采样率为25帧/秒；软件实时读取CCD采集到的图像(先读取一帧图像，处理完后再读下一帧)，进行波前重构和显示(速率约6～7帧/秒)。由于待测光束的各阶像差Zernike系数、像差波前和相关的光学特性参数(如远场特性，环围能量等)均已实时得到并由软件显示，那么也就完成了腔内光束像差的实时探测过程。

如图1所示，本发明的正支共焦非稳腔快速调腔方法，步骤如下：

(1)首先确定腔长，调整腔镜使腔长L为设计腔长。对于腔长较长(如几米)的腔，并不要求开始就精确到毫米，这是由于要求L＝(R1-R2)/2，R1和R2分别为凹面反射镜和凸面反射镜镜腔的曲率半径，而腔镜的加工总会有误差，可以根据哈特曼-夏克波前传感器测量的像差特性对腔长进行精调，即使离焦像差系数最小。

(2)He-Ne激光器1发出的光束经45°反射镜组2中第一反射镜21上的耦合孔进入谐振腔，调整He-Ne激光器1，需应保证两点：①要求穿过第一反射镜21后激光光斑为一个非常均匀的亮斑；②应使传播一段距离后的穿腔光首先到达凸面反射镜4，调整He-Ne激光器1和凸面反射镜4，使光斑中心与凸面反射镜4中心重合。

(3)调整凸面反射镜4，使光束反射后沿原路返回第一反射镜21，然后到达第二反射镜22，第二反射镜22与第一反射镜21共同构成45°反射镜组2。

(4)第二反射镜22设计为微调机构，微调第二反射镜22使反射后的光斑位于凹面反射镜5中心，当腔内振荡光束部分进入视场后，同时调整凸面反射镜4和凹面反射镜5，保持反射镜组2不动，原则是先使第二反射镜22与凸面反射镜4共轴，再使凹面反射镜5与第二反射镜组22共轴，用肉眼观察，振荡良好、调腔共轴的光束在镜面上表现为由内到外逐渐减弱、明暗交替的均匀圆形分布。

(5)待步骤(4)完成后在谐振腔中放入耦合输出镜3，耦合输出镜3必须置于凸面反射镜4之前并靠近它，同时调整耦合输出镜3前后位置并与系统光轴成45°角，经谐振腔耦合输出的调整良好的光束肉眼观察为非常均匀、强度由内到外逐渐减弱的圆环，遮拦比约为1∶2。

(6)耦合输出光束经分光镜9反射后，经过光束匹配系统6(如能与H-S口径恰好匹配，则不需光束匹配系统6)，用H-S波前传感器7进行光束波前探测并分析光束中的像差。注意测量时应仔细调整传感器以消除腔外倾斜像差，并且应当将He-Ne激光作适当衰减，使CCD采集到的光斑均匀且不饱和，这样在进行波前重构时才能有效地减小误差。

(7)耦合输出光束经分光镜9透射后进入强度传感器8，要求其四向限内强度分布要基本均匀。如果要求不高，可以不用强度传感器8，直接用肉眼观察输出调腔光强度分布均匀性。

(8)哈特曼-夏克波前传感器7将测量到的光斑点阵进行实时波前重构，基本原理如下：在传感器中，每个微透镜形成的光斑落在CCD靶面上对应的子窗口范围内，光斑在焦平面即CCD靶面上相对于微透镜焦点的偏移量与入射光束波前在子孔径内的平均斜率成正比。光斑质心坐标(x_c，y_c)的计算公式为：

$x_c=\frac{\underset{\mathrm{ij}}{\mathrm{\Σ}}{x}_i{I}_{\mathrm{ij}}}{\underset{\mathrm{ij}}{\mathrm{\Σ}}{I}_{\mathrm{ij}}}$ $y_c=\frac{\underset{\mathrm{ij}}{\mathrm{\Σ}}{y}_j{I}_{\mathrm{ij}}}{\underset{\mathrm{ij}}{\mathrm{\Σ}}{I}_{\mathrm{ij}}}---\left(I\right)$

上式中：x_i，y_j为CCD靶面上第(i，j)个像素的坐标；I_ij为CCD靶面上第(i，j)个像素接收到的光强信号。

根据哈特曼-夏克波前传感器的工作原理，在实验前先用标准平行光束入射到传感器上，此时在CCD靶面上形成的光斑阵列可视为各微透镜焦点，将此时的各光斑坐标(x_co，y_co)保存起来作为标定原点。在实验中，存在波前相位畸变的光束入射到传感器上，并在CCD靶面上形成光斑阵列，计算出光斑质心坐标(x_c，y_c)相对于标定原点的偏移量：

Δx＝x_c-x_co  Δy＝y_c-y_co                                 (II)

则入射光束波前相位在子孔径内x和y方向的平均斜率G_x和G_y为：

$G_x=\frac{1}{S}\·\underset{s}{\∫}\∫\frac{\∂W(x,y)}{\∂x}\mathrm{dxdy}=\frac{\mathrm{\Δx}}{f};$ $G_y=\frac{1}{s}\·\underset{s}{\∫}\∫\frac{\∂W(x,y)}{\∂y}\mathrm{dxdy}=\frac{\mathrm{\Δy}}{f}---\left(\mathrm{III}\right)$

(III)式中：s为子孔径面积；W(x，y)为入射光束波前相位；f为微透镜焦距。

再按照模式法波前重构原理进行波前重构，可以得到各阶像差Zernike系数以及完整的波前相位。

实时波前测量和计算程序可以实时显示各阶像差Zernike系数(前35阶)、波面分布、波面PV和RMS曲线、x和y方向的质心漂移曲线等。

(9)根据计算出的像差情况判断，以哈特曼-夏克波前传感器7测量到的各阶像差系数(主要看前10阶，忽略1、2项倾斜)均较小＜0.15，并且强度传感器8探测到的四向限强度分布基本均匀，作为谐振腔已经调整好的判据；若某些像差Zernike系数较大，则根据不同情况做出判断采取相应调腔措施，若第3项Zernike系数(离焦)较大，则应对腔长L进行调整。

以上即完成了对正支共焦非稳腔的快速调整和腔内像差探测。

图2所示，为哈特曼-夏克波前传感器探测到的光斑经模式法进行波前重构后(重构时去除第1、2阶倾斜)，得到的近场光束相位分布(100帧取平均值)情况。波面PV(峰谷值)为1.042λ，RMS(均方根值)为0.140λ，波长λ为0.6328μm。

表1给出了图2波面所对应的各阶像差Zernike系数(前10阶)、PV和RMS值及各阶像差含义说明。

表1

像差序号	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6	Z7	Z8	Z9	Z10
											Zernike系数	-0.7882	0.5887	-0.0830	0.1205	-0.0568	-0.0249	0.0289	0.0008	-0.0133	-0.0542
PV1(λ)	3.121	2.331	0.287	0.579	0.273	0.138	0.160	0.005	0.075	0.182
											RMS1(λ)	0.789	0.589	0.083	0.121	0.057	0.025	0.029	0.001	0.013	0.054
说明	X向倾斜	Y向倾斜	离焦	像散		慧差		高阶像散		球差

表1为测得的耦合输出光束波面像差的前10项Zernike系数表。其中Z1和Z2表示x和y方向倾斜，表示在CCD靶面成像的待测光束质心与定标光束质心的整体偏差(调整中难以将其完全减小至零)，但并不反映波面像差特性，因此在波前重构中常将这两项忽略。Z4、Z5两项表示低阶像散、Z6、Z7表示x和y方向慧差，Z8、Z9表示较高阶像散、Z10表示球差。根据经验，一般各阶Zernike像差RMS值(本例给出前10阶，若要求较高可取前35阶)＜0.15(忽略Z1和Z2)，即认为光腔调整状态较好，输出调腔光束为近似平面波，这时激光器可以开始工作，即若Z4、Z5较大，说明可能是腔镜装夹过紧带来的应力造成；若Z6或Z7较大，说明凹面反射镜5或凸面反射镜4可能横向偏轴(沿x和y方向)较多；若Z3或Z10较大，说明光腔可能偏离理想腔长较多等，这样就可以根据各阶Zernike像差特性来反映实际光腔调整状态，可以有针对性地对光腔做出调整。

图6为据像差系数计算出的环围能量分布，曲线“1”号为理论无像差值，曲线“2”号为实际值。本实施例中输出调腔光质量在0.4环围处为1.46倍衍射极限(理论值为1倍衍射极限)，说明光腔已达到较好的调腔共轴状态。

Claims (7)

1、正支共焦非稳腔腔内像差探测系统，其特征在于：它由He-Ne光源(1)、正支共焦非稳腔腔镜、光束匹配系统(6)、哈特曼-夏克波前传感器(7)、四向限强度传感器(8)、分光镜(9)、数据处理分析计算机(10)组成，其中正支共焦非稳腔腔镜由45°反射镜组(2)、耦合输出镜(3)，凸面反射镜(4)、凹面反射镜(5)构成，He-Ne光源(1)在45°反射镜组(2)之前，45°反射镜组(2)中第一反射镜(21)和第二反射镜(22)之间的夹角为90°，凸面反射镜(4)位于凹面反射镜(5)之前，耦合输出镜(3)位于凸面反射镜(4)之前；分光镜(9)位于耦合输出光束前方，四向限强度传感器(8)位于分光镜(9)的透射方向，光束匹配系统(6)位于分光镜(9)的反射方向，光束匹配系统(6)的输出经过哈特曼-夏克波前传感器(7)送至数据处理分析计算机(10)中，同时四向限强度传感器(8)的测量结果输出也送至数据处理分析计算机(10)中。

2、根据权利要求1所述的正支共焦非稳腔腔内像差探测系统，其特征在于：所述的凸面反射镜(4)位于凹面反射镜(5)之前并靠近(5)，二者位置关系并不要求非常精确，但必须保证谐振腔腔长L为设计所要求的腔长，谐振腔腔长L＝光束从第一反射镜(21)至凸面反射镜(4)的距离+第一反射镜(21)至第二反射镜(22)的距离+第二反射镜(22)至凹面反射镜(5)的距离。

3、根据权利要求1所述的正支共焦非稳腔腔内像差探测系统，其特征在于：所述的耦合输出镜(3)位于凸面反射镜(4)之前并靠近凸面反射镜(4)，且与光轴夹角为45°。

4、根据权利要求1所述的正支共焦非稳腔腔内像差探测系统，其特征在于：所述的第一反射镜(21)上开有Φ1.5mm的小孔。

5、根据权利要求1所述的正支共焦非稳腔腔内像差探测系统，其特征在于：所述的哈特曼-夏克波前传感器(7)由缩束系统、子孔径数为32×32的微透镜阵列、光电耦合器件构成，其中微透镜阵列位于缩束系统和光电耦合器件之间，光电耦合器件位于微透镜阵列的焦平面上。

6、根据权利要求1所述的正支共焦非稳腔腔内像差探测系统，其特征在于：所述的四向限强度传感器(8)主要由缩束系统、子孔径数为32×32的微透镜阵列、四象限光斑质心探测器和光电信号处理电路构成，其中微透镜阵列位于缩束系统和四象限光斑质心探测器之间，四象限光斑质心探测器位于微透镜阵列的焦平面上。

7、采用权利要求1所述的探测系统进行正支共焦非稳腔调腔方法，其特征在于：包括下列光腔调整步骤：

(1)调整腔镜使腔长L为设计腔长；

(2)使He-Ne光(1)均匀穿过45°反射镜组(2)中第一反射镜(21)，再调整凸面反射镜(4)，使第一反射镜(21)和凸面反射镜(4)共光轴；

(3)调整凹面反射镜镜(5)，使第二反射镜(22)与凸面反射镜(4)共光轴；

(4)在光路中放置耦合输出镜(3)，耦合输出镜(3)置于凸面反射镜(4)之前并靠近凸面反射(4)，调整耦合输出镜(3)与系统光轴成45°角，用肉眼观察，调腔良好的耦合输出光束强度分布为由内到外逐渐减弱的均匀圆环，遮拦比约为1∶2；

(5)用强度传感器(8)对输出光束强度进行测量，要求各向限内强度分布要基本均匀；同时采用哈特曼-夏克波前传感器(7)对光束波前进行测量，要求其测得的各阶Zernike像差系数＜0.15，并作为谐振腔已经调整好的判据。

Images