RU2748646C1 - Optical-electronic system of guidance and registration of adjusting radiation of multichannel laser - Google Patents
Optical-electronic system of guidance and registration of adjusting radiation of multichannel laser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748646C1 RU2748646C1 RU2020134677A RU2020134677A RU2748646C1 RU 2748646 C1 RU2748646 C1 RU 2748646C1 RU 2020134677 A RU2020134677 A RU 2020134677A RU 2020134677 A RU2020134677 A RU 2020134677A RU 2748646 C1 RU2748646 C1 RU 2748646C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- simulator
- radiation
- camera
- center
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/16—Beam splitting or combining systems used as aids for focusing
Abstract
Description
Изобретение относится к оптической технике, а именно к многоканальным излучателям и может быть использовано для наведения пучков излучения на мишень при подготовке ее к физическим экспериментам.The invention relates to optical technology, namely to multichannel emitters and can be used to direct radiation beams to a target when preparing it for physical experiments.
В лазерной физике при исследованиях различных процессов, например, конверсии лазерного излучения в рентгеновское излучение, физики нагрева и сжатия плазмы и других явлений при взаимодействии излучения с веществом, как за рубежом [1-3], так и в России [4-6], актуальны задачи юстировки лазерных пучков на многоканальной лазерной установке. Одной из таких проблем юстировки является создание систем обеспечения возможности автоматического наведения лазерных пучков многоканальной лазерной установки на мишень в кубической симметрии облучения. Задачи юстировки, которые необходимо решить при подготовке мишени к физическим экспериментам на многоканальной лазерной установке, можно разделить на три части. Это определение, фиксация и воспроизведение координат центра сферической вакуумной камеры взаимодействия излучения с мишенью - мишенной камеры (МК); сведение и фокусировка пучков лазерных каналов в заданные точки имитатора мишени в центральной области МК и юстировка самой мишени.In laser physics, in the study of various processes, for example, the conversion of laser radiation into X-rays, the physics of plasma heating and compression and other phenomena during the interaction of radiation with matter, both abroad [1-3] and in Russia [4-6], the problems of alignment of laser beams on a multichannel laser facility are topical. One of these problems of alignment is the creation of systems for the automatic guidance of laser beams of a multichannel laser facility on a target in the cubic symmetry of irradiation. The alignment problems that must be solved when preparing a target for physical experiments on a multichannel laser facility can be divided into three parts. This is the definition, fixation and reproduction of the coordinates of the center of a spherical vacuum chamber of interaction of radiation with a target - a target chamber (MC); convergence and focusing of laser channel beams at specified points of the target simulator in the central region of the MC and alignment of the target itself.
Известно устройство наведения излучения в заданную точку мишени при подготовке ее к физическим экспериментам на многоканальной лазерной установке LMJ [Michel Luttmann et.al. Laser Megajoule alignment to target center. Proc. of SPIE, v.7916, 79160N (2011)]. При юстировке излучения пучков лазерных каналов установки LMJ в заданные точки мишени используют ряд устройств: шесть зрительных труб с приемниками излучения (SOPAC) вне камеры, многофункциональное устройство с вращающимся зеркалом и источником юстировочного излучения автоколлимационного канала (CR), помещенное в центральную область МК, и приемники юстировочного излучения для автоколлимационного канала устройства (AS), расположенные в конце секции усилителя вблизи пространственного фильтра каждого канала лазерной установки.Known device for directing radiation to a given point of the target when preparing it for physical experiments on a multichannel laser LMJ [Michel Luttmann et.al. Laser Megajoule alignment to target center. Proc. of SPIE, v. 7916, 79160N (2011)]. When aligning the radiation of the laser channel beams of the LMJ setup at specified points of the target, a number of devices are used: six telescopes with radiation receivers (SOPAC) outside the camera, a multifunctional device with a rotating mirror and an autocollimation channel (CR) alignment radiation source placed in the central region of the MC, and receivers of the alignment radiation for the autocollimation channel of the device (AS), located at the end of the amplifier section near the spatial filter of each channel of the laser setup.
Недостатками такого устройства наведения лазерных пучков на мишень и юстировки мишени является сложность конструкции CR и AS, большое количество AS и SOPAC, а также то, что при использовании этого устройства отсутствует возможность регистрации юстировочного излучения в заданных точках мишени, большая длительность процедуры наведения и фокусировки лазерных пучков на мишень из-за отсутствия возможности одновременной юстировки нескольких пучков (больше одного) юстировочного излучения.The disadvantages of such a device for aiming laser beams on the target and aligning the target are the complexity of the design of CR and AS, a large number of AS and SOPACs, as well as the fact that when using this device there is no possibility of registering the alignment radiation at specified points of the target, the long duration of the procedure for aiming and focusing laser beams to the target due to the impossibility of simultaneous alignment of several beams (more than one) of the alignment radiation.
Известна оптико-электронная система наведения и регистрации излучения многоканального лазера в заданные точки мишени [Пат.RU №2601505, МПК G02B 27/16 G21B 01/23, приор. 07.09.2015], выбранная нами в качестве прототипа по большинству существенных признаков. Оптико-электронная система включает устройство дистанционного определения и контроля координат центра мишенной камеры из имитатора мишени, установленного в центре мишенной камеры, двух датчиков (далее датчиков центра камеры), установленных вне мишенной камеры под углом 90° друг к ДРУГУ, каждый из которых состоит из оптико-электронной системы с автоколлимационной визирной трубой, коллиматором, излучателем и приемником, устройство наведения пучков на мишень с датчиками мишени и исполнительными механизмами перемещений зеркал и линз систем транспортировки выходного оптического модуля многоканальной установки, устройство позиционирования имитатора мишени и мишени в мишенной камере.Known optical-electronic system for guidance and registration of multichannel laser radiation at specified points of the target [US Pat.RU No. 2601505, IPC G02B 27/16 G21B 01/23, prior. 09/07/2015], which we have chosen as a prototype for most of the essential features. The optoelectronic system includes a device for remote determination and control of the coordinates of the center of the target camera from a target simulator installed in the center of the target camera, two sensors (hereinafter referred to as the camera center sensors) installed outside the target camera at an angle of 90 ° to each other, each of which consists of an optical-electronic system with an autocollimation sighting tube, collimator, emitter and receiver, a device for aiming beams on a target with target sensors and actuators for moving mirrors and lenses of transport systems for the output optical module of a multichannel setup, a device for positioning a simulator of a target and a target in a target chamber.
Конструкция комплекса наведения излучения выглядит следующим образом. Вокруг мишенной камеры размещены 6 одинаковых датчиков, четыре из которых расположены в экваториальной плоскости под углом 90° друг другу, а два других - в области полюсов мишенной камеры соосно друг другу, при этом общая ось расположенных напротив друг друга датчиков в отъюстированном положении проходит через центр мишенной камеры. Все шесть датчиков на разных этапах юстировки при подготовке мишени к физическим экспериментам являются как датчиками устройства дистанционного определения и контроля координат центра мишенной камеры (датчиками центра камеры), так и датчиками устройства наведения пучков и контроля юстировки излучения на имитаторе мишени (датчиками мишени). Кроме того, дополнительно введены устройство автоматической обработки изображений и автоматизированный блок формирования команд исполнительным органам перемещения зеркал и линз систем транспортировки выходного оптического модуля каждого лазерного канала.The design of the radiation guidance complex is as follows. 6 identical sensors are placed around the target camera, four of which are located in the equatorial plane at an angle of 90 ° to each other, and the other two are located in the area of the target camera poles coaxially to each other, while the common axis of sensors located opposite each other in an adjusted position passes through the center target camera. All six sensors at different stages of alignment during the preparation of the target for physical experiments are both sensors of the device for remote determination and control of the coordinates of the center of the target camera (sensors of the center of the camera), and sensors of the device for aiming beams and monitoring the alignment of radiation on the target simulator (target sensors). In addition, an automatic image processing device and an automated unit for generating commands to the executive bodies for moving the mirrors and lenses of the transport systems of the output optical module of each laser channel are additionally introduced.
При этом имитатор мишени устройства дистанционного определения и контроля координат центра мишенной камеры выполнен в виде куба с зеркальными гранями и оптическими метками на них для наведения, а в устройство наведения пучков в заданные точки пространства включен кубический имитатор мишени, грани которого выполнены с двумя областями - центральной с матовой поверхностью, периферийной с зеркальной поверхностью, размер ребер соответствует диаметру бокс-конвертора мишени, устройство позиционирования имитатора мишени с метками и мишени снабжено автоматизированной системой управления положением мишени.In this case, the simulator of the target of the device for remote determination and control of the coordinates of the center of the target camera is made in the form of a cube with mirror edges and optical marks on them for guidance, and a cubic simulator of the target is included in the device for aiming beams at specified points in space, the edges of which are made with two regions - the central one. with a matte surface, peripheral with a mirror surface, the size of the ribs corresponds to the diameter of the target box-converter, the positioning device of the target simulator with marks and the target is equipped with an automated target position control system.
Основным недостатком данной оптико-электронной системы является отсутствие возможности регистрации юстировочного излучения в заданной точке пространства, что не позволяет контролировать количество одновременно наведенных пучков в эту точку и точность их юстировки.The main disadvantage of this optoelectronic system is the inability to register the alignment radiation at a given point in space, which makes it impossible to control the number of simultaneously directed beams at this point and the accuracy of their alignment.
Экспериментально нами было показано, что для точного совмещения (до ±1 мкм) координат центра тяжести изображения [7] лазерного пятна на грани имитатора мишени с центром метки, необходимо метку выполнить в виде окна в зеркальном покрытии на грани имитатора мишени с размерами порядка дифракционного размера лазерного пятна при его фокусировке в центр окна с учетом угла падения на грань кубического имитатора мишени лазерных пучков.We have shown experimentally that for exact alignment (up to ± 1 μm) of the coordinates of the center of gravity of the image [7] of the laser spot on the face of the target simulator with the center of the mark, it is necessary to make the mark in the form of a window in the mirror coating on the face of the target simulator with dimensions of the order of the diffraction size of the laser spot when it is focused into the center of the window, taking into account the angle of incidence of laser beams on the face of the cubic target simulator.
При этом нами найдена возможность проводить количественную оценку качества юстировки падающих пучков излучения в области метки кубического имитатора мишени при размещении приемной площадки фотоприемника в имитаторе мишени. Такой подход позволил различать количество сфокусированных пучков в одном окне и получить критерий оценки качества юстировки в непрерывном режиме.At the same time, we found the possibility of quantitatively assessing the quality of alignment of the incident radiation beams in the region of the mark of the cubic target simulator when placing the receiving area of the photodetector in the target simulator. This approach made it possible to distinguish the number of focused beams in one window and to obtain a criterion for assessing the quality of alignment in a continuous mode.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в том, что оно позволяет с высокой (до ±1 мкм) точностью сводить и фокусировать все пучки лазерных каналов в заданные точки имитатора мишени, а также обеспечить контроль требуемой точности наведения каждого в отдельности и одновременно всех наведенных пучков лазерного излучения в заданную точку пространства.The technical result of the proposed invention is that it allows, with high (up to ± 1 μm) accuracy, to converge and focus all beams of laser channels to specified points of the target simulator, as well as to ensure control of the required pointing accuracy of each separately and simultaneously of all directed beams of laser radiation to a given point in space.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в оптико-электронной системе наведения и регистрации юстировочного излучения многоканального лазера, система наведения излучения в заданные точки мишени, включающая камеру, устройство дистанционного определения и контроля координат центра камеры из установленного в центре камеры кубического имитатора мишени с метками на каждой из шести зеркальных граней и датчиков центра камеры, установленных вне камеры под углом 90° друг к другу, каждый из которых состоит из визирной трубы с приемником, коллиматора с излучателем и приемником, устройство контроля юстировки пучков на имитаторе мишени с датчиками мишени, устройство позиционирования имитатора мишени и мишени в камере, исполнительные узлы перемещения зеркал и линз систем выходного оптического модуля многоканальной установки для транспортировки и фокусировки лазерного пучка в заданную точку пространства, новым является то, что метки имитатора мишени выполнены в виде окон с размером равным дифракционному размеру сфокусированного лазерного пятна на грани имитатора, а сам имитатор выполнен со световодным приемником излучения прошедшего через окна и соединен с измерителем мощности излучения (п. 1 Формулы изобретения).The specified technical result is achieved due to the fact that in the optoelectronic system for pointing and recording the alignment radiation of a multichannel laser, a system for aiming radiation at specified points of the target, including a camera, a device for remote determination and control of the coordinates of the camera center from a cubic target simulator installed in the center of the camera marks on each of the six mirror faces and camera center sensors installed outside the camera at an angle of 90 ° to each other, each of which consists of a sighting tube with a receiver, a collimator with an emitter and a receiver, a beam alignment control device on a target simulator with target sensors, a device for positioning a simulator of a target and a target in a chamber, executive units for moving mirrors and lenses of systems of an output optical module of a multichannel installation for transporting and focusing a laser beam to a given point in space, new is that the marks of a simulator of a target are made in the form of windows with a size ohm equal to the diffraction size of the focused laser spot on the edge of the simulator, and the simulator itself is made with a fiber-optic receiver of radiation transmitted through the windows and is connected to a radiation power meter (p. 1 of the Claims).
Для мишеней стандартного размера, например, для криогенных мишеней непрямого облучения с бокс-конвертором до 10 мм, в заявляемом устройстве имитатор мишени может быть выполнен с введенными внутрь куба световодами с диаметром световолокна не менее диаметра окна, плоскость и центр входного торца каждого из которых совмещены с плоскостью и центром окна на каждой грани куба, при этом выходные торцы световодов соединены с многоканальным измерителем мощности излучения (п. 2 Формулы изобретения).For targets of standard size, for example, for cryogenic targets of indirect irradiation with a box-converter up to 10 mm, in the claimed device the target simulator can be made with light guides inserted into the cube with a fiber diameter not less than the window diameter, the plane and center of the input end of each of which are aligned with the plane and the center of the window on each face of the cube, while the output ends of the optical fibers are connected to a multichannel radiation power meter (
Для мишеней малого размера, например, для криогенных мишеней с бокс-конвертором до 5 мм, в заявляемом устройстве имитатор мишени может быть выполнен из рассеивающего для юстировочного излучения материала с введенным внутрь куба в одну из его вершин световодом, а выходной торец световода соединен с измерителем мощности излучения (п. 3 Формула изобретения).For targets of small size, for example, for cryogenic targets with a box-converter up to 5 mm, in the claimed device the target simulator can be made of a material scattering for alignment radiation with a fiber inserted inside the cube into one of its vertices, and the output end of the fiber is connected to the meter radiation power (
Для мишеней миниатюрного размера, например, для мишеней прямого облучения до 3 мм, в заявляемом устройстве имитатор мишени может быть выполнен из прозрачного для юстировочного излучения материала с зеркальным покрытием граней, выполненным многослойным, внутренний слой которого рассеивает излучение каждого пучка, прошедшего внутрь куба, и в одну из вершин куба введен световод, а выходной торец световода соединен с измерителем мощности излучения (п. 4 Формулы изобретения).For targets of miniature size, for example, for targets of direct irradiation up to 3 mm, in the inventive device the target simulator can be made of a material transparent for alignment radiation with a multilayer mirror coating of edges, the inner layer of which scatters the radiation of each beam that has passed into the cube, and an optical fiber is introduced into one of the vertices of the cube, and the output end of the optical fiber is connected to a radiation power meter (
Наличие новой совокупности существенных признаков в заявленном устройстве позволяет:The presence of a new set of essential features in the claimed device allows:
- одновременно и с высокой точностью сводить и фокусировать все пучки лазерных каналов в заданные точки имитатора мишени в центральной области МК;- simultaneously and with high accuracy to converge and focus all the beams of the laser channels to the specified points of the target simulator in the central region of the MC;
- обеспечить контроль требуемой точности наведения каждого отдельно и одновременно всех наведенных пучков лазерного излучения в заданную точку пространства;- to ensure control of the required pointing accuracy of each separately and simultaneously all directed beams of laser radiation at a given point in space;
- повысить быстродействие и автоматизацию процесса юстировки многоканальных лазерных установок.- to increase the speed and automation of the alignment process of multichannel laser systems.
На фиг. 1а показана схема размещения элементов заявленной оптико-электронной системы наведения лазерных пучков с помощью кубического имитатора мишени, где светодиод 1, конденсор 2, визирная сетка 3, светоделитель 4 измерительного канала, светоделитель 4' автоколлимационного канала, зеркало 5, объектив 6 датчика центра камеры и датчика мишени, кубический имитатор мишени (зеркальный куб со световодом) 7, цифровая камера 8, объектив 9 выходного оптического модуля, стенка 10 мишенной камеры, герметизирующая пластина 11, датчик 12 центра камеры и мишени; вакуумный затвор 13, световод 14, измеритель 15 мощности юстировочного излучения;FIG. 1a shows the layout of the elements of the declared optoelectronic laser beam guidance system using a cubic target simulator, where
На фиг. 1б показана конструкция датчика центра камеры и датчика мишени 12. На фиг. 2 представлена схема устройства кубического имитатора 7 мишени со световодом (КИМС), где окно 16 на зеркальной грани кубического имитатора, световолокно 17, объектив 9 выходного оптического модуля, пятно 18 лазерного излучения, зеркальное покрытие 19 грани кубического имитатора, кабель (жгут со световодами) 14, коннектор 20 с входным торцем световолокна, коннектор 21 ввода излучения в измеритель мощности, угол а между нормалью к грани куба и оптической осью выходного оптического модуля лазерного канала, держатель 22;FIG. 1b shows the construction of the camera center sensor and
На фиг. 3 представлен фотоснимок конструкции КИМС, где зеркальный куб 7 с отверстиями на гранях и портом РС1, световод 14, выполненный на основе оптический вилки - соединителя со световолокном ММ 62.5/125 и портом РС2.FIG. 3 shows a photograph of the KIMS design, where a mirror cube 7 with holes on the edges and a PC1 port, a
На фиг. 4 представлен фотоснимок конструкции КИМС и измерителя мощности, где зеркальное покрытие 19 грани куба 7 выполнено многослойным, внутренний слой которого рассеивает излучение каждого пучка, прошедшего внутрь куба с отверстиями на гранях и портом РС1, световод 14 (оптический соединитель со световод окном ММ 62.5/125 с портом РС2), измеритель 15 мощности излучения OE-200-SI FS (FC) / FEMTO Amplifier Modules (PS-15-25-L) с выходом на блок обработки сигналов БОС1/192.FIG. 4 shows a photograph of the design of the KIMS and the power meter, where the mirror coating 19 of the face of the
Работа заявляемой оптико-электронной системы наведения и регистрации юстировочного излучения многоканального лазера приводится на примере конкретного исполнения системы, разработанной на нашем предприятии.The operation of the claimed optoelectronic system for pointing and registering the alignment radiation of a multichannel laser is given on the example of a specific version of the system developed at our enterprise.
Работа заявленной оптико-электронной системы с кубическим имитатором мишени со световодом (КИМС) состоит из трех этапов:The operation of the declared optoelectronic system with a cubic target simulator with an optical fiber (KIMS) consists of three stages:
- определение, фиксация и воспроизведение координат центра сферической вакуумной камеры взаимодействия излучения с мишенью - мишенной камеры (МК);- determination, fixation and reproduction of the coordinates of the center of a spherical vacuum chamber of interaction of radiation with a target - a target chamber (MC);
- сведение и фокусировка с регистрацией юстировочного излученияпучков лазерных каналов в заданные точки имитатора мишени в центральной области МК;- convergence and focusing with registration of the alignment radiation of the laser channel beams at the specified points of the target simulator in the central region of the MC;
- юстировка самой мишени.- adjustment of the target itself.
Этап 1. Юстировочные операции на этапе определения центра МК с помощью датчиков центра мишенной камеры с зеркальными гранями известны [6] и соответствуют описанию нахождения и контроля центра МК, приведенному в прототипе.
Этап 2. Для работы заявленной оптико-электронной системы при ее использовании на этапе наведения излучения и регистрации юстировочных лазерных пучков многоканальной лазерной установки в заданные точки имитатора мишени в состав оптико-электронной системы для наведения и регистрации излучения лазерных пучков в заданные точки мишени входят следующие узлы:
- датчики мишени - 6 шт., из них 4 шт. расположены ортогонально в горизонтальной (экваториальной) плоскости мишенной камеры и 2 шт. в полюсах мишенной камеры. Каждый из этих датчиков 12 (фиг. 1) содержит коллиматор со световым диаметром линзового объектива 6 порядка D=300 мм и задним фокальным отрезком f'=2236 мм, излучатель 1 и приемники 8 и 8', работающие на длине волны 530 нм. Датчики 12 регистрируют различные объекты с разрешением менее 20,0 мкм (3-4 пикселя ПЗС приемника) в пространстве предметов вблизи центра мишенной камеры. Путем регистрации оптических меток на гранях имитатора 7 мишени датчики 12 мишени определяют ориентацию кубического имитатора 7 мишени относительно выбранной системы координат, связанной с центром МК;- target sensors - 6 pcs., of which 4 pcs. are located orthogonally in the horizontal (equatorial) plane of the target camera and 2 pcs. at the poles of the target chamber. Each of these sensors 12 (Fig. 1) contains a collimator with a light diameter of the 6th order lens objective D = 300 mm and a rear focal length f '= 2236 mm,
- кубический имитатор мишени со световодом (КИМС) - 1 шт. При этом, если проводят подготовку к эксперименту со стандартными криогенными мишенями непрямого облучения, то используют вариант заявленного кубического имитатора 7 по п. 2 Формулы изобретения со световодом 14. Он представляет собой куб из алюминиевого сплава АМг6 с размером ребра 10±0,005 мм, на каждой грани куба с зеркальным покрытием 19 в ее центре имеется оптическая метка 16 - круглое отверстие диаметром порядка 150 мкм, с координатами центра этого отверстия, совпадающими с координатами центра грани куба (и, соответственно, являющиеся координатами одной из заданных точек мишени - например, центра отверстия бокс-конвертора криогенной мишени). Диаметр отверстий на гранях выбран для размера сфокусированного лазерного пятна 18 на грани (Dэри ≈ 150 мкм), исходя из условия использования объектива выходного оптического модуля 9 дифракционно ограниченного качества с учетом допустимой погрешности юстировки центра тяжести изображения лазерного пятна каждого канала (±1 мкм). При этом каждая грань куба на КИМС является зеркальной поверхностью, (фиг. 2).- cubic target simulator with light guide (KIMS) - 1 pc. At the same time, if preparation for an experiment with standard cryogenic targets of indirect irradiation is carried out, then a version of the declared
Вариант заявленного кубического имитатора со световодом по п. 3 Формулы изобретения используют для малых мишеней размером до 5 мм. Он отличается от заявленного кубического имитатора со световодом КИМС по п. 1 тем, что кубический имитатор мишени 7 выполнен из рассеивающего для юстировочного излучения материала (оптического стекла МС12) с введенным внутрь куба в его вершину одним световодом 14, а выходной торец этого световода соединен с одноканальным измерителем мощности излучения 15, (фиг. 3).A variant of the claimed cubic simulator with a light guide according to
Вариант заявленного кубического имитатора со световодом КИМС по п. 4 Формулы изобретения применяют для сверхмалых (миниатюрных) мишеней прямого облучения размером до 3 мм. Он отличается от заявленного кубического имитатора со световодом КИМС по п. 1 тем, что кубический имитатор мишени 7 выполнен из прозрачного для юстировочного излучения материала (кварцевого стекла КУ-1) с введенным внутрь куба в его вершину световодом 14, выходной торец световода соединен с измерителем мощности излучения 15, а зеркальное покрытие грани 19 выполнено многослойным, внутренний слой которого рассеивает излучение каждого пучка, прошедшего внутрь куба, (фиг. 4).A variant of the claimed cubic simulator with a KIMS light guide according to
Перечень котировочных операций на этапе 2 наведения и регистрации излучения котировочных лазерных пучков многоканальной лазерной установки в заданные точки имитатора мишени состоит из:The list of quotation operations at
- предварительной монтажной юстировки источников юстировочного излучения. Методы такой юстировки известны и соответствуют их описанию, приведенному в прототипе;- preliminary mounting alignment of the alignment radiation sources. The methods of such adjustment are known and correspond to their description given in the prototype;
- предварительной монтажной юстировки иллюминаторов мишенной камеры. Методы такой юстировки известны и соответствуют их описанию, приведенному в прототипе;- preliminary assembly alignment of target camera windows. The methods of such adjustment are known and correspond to their description given in the prototype;
- юстировки датчиков 12 центра камеры и определение центра мишенной камеры 10. Методы такой юстировки известны и соответствуют их описанию, приведенному в прототипе;- adjustment of the
- юстировки датчиков мишени (6 шт.) и КИМС, совмещения оптических осей датчиков мишени с осями XYZ координатной системы мишенной камеры, центр которой совпадает с найденным центром мишенной камеры. Методы такой юстировки известны и соответствуют их описанию, приведенному в прототипе;- alignment of target sensors (6 pcs.) and KIMS, alignment of the optical axes of the target sensors with the XYZ axes of the target camera coordinate system, the center of which coincides with the found center of the target camera. The methods of such adjustment are known and correspond to their description given in the prototype;
- грубой юстировки лазерных пучков в заданные 6 точек пространства камеры. Методы такой юстировки известны и соответствуют их описанию, приведенному в прототипе;- rough alignment of the laser beams at the specified 6 points of the camera space. The methods of such adjustment are known and correspond to their description given in the prototype;
- точной юстировки пучков в заданные 6 точек пространства камеры, соответствующие центрам отверстий кубического имитатора 7 мишени с заявленной точностью регистрации.- precise alignment of the beams at the given 6 points of the chamber space, corresponding to the centers of the holes of the
Работа заявленной оптико-электронной системы для точной юстировки лазерных пучков в заданные 6 точек пространства камеры, соответствующие центрам отверстий 15 кубического имитатора 7 мишени происходит следующим образом.The operation of the claimed optoelectronic system for precise alignment of laser beams at the specified 6 points of the chamber space corresponding to the centers of the
КИМС вводят устройством позиционирования имитатора мишени и юстируют механизмами мишенного узла (гексаподом) путем регистрации на всех датчиках мишени 12 окон на гранях куба имитатора мишени 7 так, что для датчиков мишени 12 в экваториальной плоскости МК и в полюсах МК изображения центра отверстия на соответствующей грани куба 7 совпадают с центром приемной площадки приемника 8. Юстировочные пучки каждого канала фокусируют и сводят в центр каждой из шести граней куба 7 путем продольных перемещений фокусирующей линзы объектива 9 выходного оптического модуля и угловых заклонов соответствующих зеркал системы транспортировки.KIMS is introduced by the target simulator positioning device and adjusted by the mechanisms of the target assembly (hexapod) by registering on all
При регистрации на всех датчиках мишени 7 изображения окон на гранях куба КИМС и лазерных пятен 18 юстировочного излучения каждого канала при их попадании на окно 16, то есть в отверстие на грани куба, регистрируют часть излучения, прошедшего внутрь куба КИМС и поступившего на входной торец световода с помощью измерителя оптической мощности 15.When registering on all sensors of the
Затем в устройстве обработки поступившего сигнала сравнивают уровень сигнала с опорным сигналом, уровень которого соответствует максимальному уровню при отъюстированном положении каждого лазерного пучка юстировочного излучения соответствующего канала. Величину отклонения от максимального уровня выдают на блок автоматизированной системы управления для проведения продолжения фокусировки и перемещения лазерного пятна до полного совпадения координат центра лазерного пятна 18 с координатами центра отверстия 16 на грани кубического имитатора 7 мишени.Then, in the device for processing the received signal, the signal level is compared with the reference signal, the level of which corresponds to the maximum level at the adjusted position of each laser beam of the alignment radiation of the corresponding channel. The deviation from the maximum level is output to the automated control system unit to continue focusing and moving the laser spot until the coordinates of the center of the
Аналогично проводят точную юстировку других лазерных каналов с помощью заявленного имитатора мишени на соответствующей грани КИМС.Similarly, other laser channels are precisely aligned using the declared target simulator on the corresponding edge of the KIMS.
По окончании точной юстировки всех лазерных каналов установки в заданные точки кубического имитатора 7 мишени проводят контроль точности одновременно всех пучков юстировочного излучения для всех граней сравнением суммарного уровня всех сигналов прошедшего внутрь юстировочного излучения с максимальным уровнем суммарного сигнала от всех пучков при их отъюстированном положении.Upon completion of the precise alignment of all laser channels of the setup at the given points of the
Этап 3. Юстировку самой мишени проводят по окончании юстировки лазерных пучков на КИМС. Методы такой юстировки известны и соответствуют их описанию, приведенному в прототипе.
Таким образом, заявляемое изобретение при повышении точности юстировки каждого пучка лазерного излучения многоканальной установки и контроле отсутствия разъюстировки настроенных каналов в процессе настройки и одновременном контроле точности юстировки всех каналов, позволяет решить весь комплекс юстировочных задач, которые стоят при подготовке мишени к физическим экспериментам на многоканальной лазерной установке:Thus, the claimed invention, while increasing the alignment accuracy of each laser beam of a multichannel setup and monitoring the absence of misalignment of tuned channels during tuning and simultaneous control of the alignment accuracy of all channels, makes it possible to solve the entire range of alignment problems that arise when preparing a target for physical experiments on a multichannel laser. installation:
- определение, фиксация и воспроизведение координат центра сферической мишенной камеры;- determination, fixation and reproduction of the coordinates of the center of the spherical target camera;
- сведение и фокусировка пучков лазерных каналов в заданные точки в центральной области камеры;- convergence and focusing of laser channel beams to specified points in the central area of the camera;
- юстировка самой мишени.- adjustment of the target itself.
ЛитератураLiterature
1. D.H.Kalantar, P.Di Nicola, N.Shigleton et.al. An overview of target and diagnostic alignment at the National Ignition Facility. Proc.of SPIE, v. 8505, 850509 (2012).1. D. H. Kalantar, P. Di Nicola, N. Shigleton et.al. An overview of target and diagnostic alignment at the National Ignition Facility. Proc.of SPIE, v. 8505, 850509 (2012).
2. P.Di Nicola, D.Kalantar, T.Mccarville et.al. Beam and target alignment at the NIF using Target Alignment Sensor (TAS). Proc. of SPIE, v. 8505, 850508 (2012).2. P. Di Nicola, D. Kalantar, T. Mccarville et.al. Beam and target alignment at the NIF using Target Alignment Sensor (TAS). Proc. of SPIE, v. 8505, 850508 (2012).
3. Andre M.L. «The French Megajoule Laser Project (LMJ)», Fusion engineering and design A, vol. 44, pp. 43-49 (1999).3. Andre M.L. "The French Megajoule Laser Project (LMJ)", Fusion engineering and design A, vol. 44, pp. 43-49 (1999).
4. Бельков C.A., Долголева Г.В. Определение параметров мишени для получения 1017 нейтронов за импульс при энергии лазера 300 кДж //Квантовая электроника. 1998. Т. 25, №1. С. 49-52.4. Belkov C.A., Dolgoleva G.V. Determination of target parameters for obtaining 1017 neutrons per pulse at a laser energy of 300 kJ // Quantum Electronics. 1998. T. 25, No. 1. S. 49-52.
5. Абзаев Ф.М., Бельков С.А., Бессараб А.В. и др. Исследования по непрямому (рентгеновскому) облучению высокоаспектных оболочечных микромишеней на установке «Искра-5»//ЖЭТФ. 1998. Т. 114, вып.1(7). С. 155-170.5. Abzaev F.M., Belkov S.A., Bessarab A.V. Research on indirect (X-ray) irradiation of high-aspect shell micro-targets at the Iskra-5 setup // ZhETF. 1998. T. 114, issue 1 (7). S. 155-170.
6. Бельков С.А., Вензель В.И., Калашников Е.В., Соломатин И. И., Чарухчев А.В. Определение центра камеры взаимодействия многоканальной лазерной установки // Опт.журнал. 2014. Т. 81, №9. С. 46-51.6. Belkov S.A., Wenzel V.I., Kalashnikov E.V., Solomatin I.I., Charukhchev A.V. Determination of the center of the interaction chamber of a multichannel laser installation // Opt. 2014.Vol. 81, No. 9. S. 46-51.
7. Фисенко В.Т., Фисенко Т.Ю. Компьютерная обработка и распознавание изображений: учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО. 2008. 192 с.7. Fisenko V.T., Fisenko T.Yu. Computer processing and image recognition: a tutorial. SPb: SPbSU ITMO. 2008.192 s.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134677A RU2748646C1 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Optical-electronic system of guidance and registration of adjusting radiation of multichannel laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134677A RU2748646C1 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Optical-electronic system of guidance and registration of adjusting radiation of multichannel laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2748646C1 true RU2748646C1 (en) | 2021-05-28 |
Family
ID=76301208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020134677A RU2748646C1 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Optical-electronic system of guidance and registration of adjusting radiation of multichannel laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2748646C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2785768C1 (en) * | 2022-03-25 | 2022-12-13 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | System for shaping and guidance on the target of the laser radiation of emitters with fibre-optic leads |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2811739B2 (en) * | 1989-04-21 | 1998-10-15 | 日本電気株式会社 | Laser beam position observation device |
| US6040566A (en) * | 1997-01-31 | 2000-03-21 | Thomson-Csf | Device to control the aiming and focusing of laser systems on a target |
| RU2601505C1 (en) * | 2015-09-07 | 2016-11-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of guiding radiation of multi-channel laser at preset points of target and system for its implementation |
| RU2679665C2 (en) * | 2016-09-29 | 2019-02-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | System for formation of target irradiation and the module of focusing and guidance of radiation on it |
-
2020
- 2020-10-21 RU RU2020134677A patent/RU2748646C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2811739B2 (en) * | 1989-04-21 | 1998-10-15 | 日本電気株式会社 | Laser beam position observation device |
| US6040566A (en) * | 1997-01-31 | 2000-03-21 | Thomson-Csf | Device to control the aiming and focusing of laser systems on a target |
| RU2601505C1 (en) * | 2015-09-07 | 2016-11-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of guiding radiation of multi-channel laser at preset points of target and system for its implementation |
| RU2679665C2 (en) * | 2016-09-29 | 2019-02-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | System for formation of target irradiation and the module of focusing and guidance of radiation on it |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2785768C1 (en) * | 2022-03-25 | 2022-12-13 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | System for shaping and guidance on the target of the laser radiation of emitters with fibre-optic leads |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108152013B (en) | Electro-optical system pointing accuracy measuring device optical path adjusting process | |
| US4422758A (en) | Boresighting of airborne laser designation systems | |
| CN102353950B (en) | Laser radar optical system with optical axis calibrating function and optical axis calibrating method | |
| CN101210806B (en) | measuring method of angle deviation along azimuth axis direction and pitching angle deviation of laser emission axis and mechanical base level normal based on secondary light source | |
| CN106767545A (en) | A kind of high accuracy high-space resolution angel measuring instrument and angle measurement method | |
| JPH05503347A (en) | A device for monitoring the parallelism of two optical paths and a laser indicating device equipped with the device | |
| WO2023070871A1 (en) | Method and device for moving target in optical axis direction of camera | |
| US5085509A (en) | Apparatus and method for aligning an optical beam | |
| CN107092055B (en) | Astronomical telescope starlight, calibration optically coupled device | |
| US5177779A (en) | Non-destructive radiation inspection apparatus including a sighting unit | |
| RU2601505C1 (en) | Method of guiding radiation of multi-channel laser at preset points of target and system for its implementation | |
| RU2748646C1 (en) | Optical-electronic system of guidance and registration of adjusting radiation of multichannel laser | |
| CN109520526A (en) | A kind of star simulator calibration and self-collimation measurement system and method based on total optical path | |
| US20040156087A1 (en) | Telescope accessory | |
| US3578975A (en) | Apparatus for monitoring the guidance and focus of telescope | |
| Oertel et al. | Multipurpose 10 in. manipulator-based optical telescope for Omega and the Trident laser facilities | |
| US6442237B1 (en) | Reduced access X-ray imaging device | |
| CN209214634U (en) | A kind of star simulator calibration and self-collimation measurement system based on total optical path | |
| GB2132049A (en) | Aligning two radiation sensors | |
| CN111061064B (en) | Double-beam optical trap beam auxiliary alignment device and method | |
| RU203118U1 (en) | INFRARED CIRCULAR VIEW SYSTEM | |
| US4732470A (en) | Parallax error measurement device | |
| US3552866A (en) | Automatic leveling telescope including a reversible two-sided pendulum mirror | |
| Bel’kov et al. | Determining the center of the interaction chamber of a multichannel laser installation | |
| Kolenchikov et al. | Semi-natural simulation of the angular matching of the axes of the working and marker laser beams in a high-precision laser ranging system |