[發明專利]激光光路自動準直裝置

有效

• 申請號: 201410004996.3
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN103698898A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 李靜;胡鳳鳴;向益淮;高智星;陸澤;湯秀章
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G02B27/30
• 分類號: G02B27/30;G02B27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于激光準直技術領域，具體涉及一種激光光路自動準直裝置。

背景技術

“天光一號”高功率準分子激光系統的光路較為復雜，其基本工作原理為：前端輸出的種子光源，經過初級放大后，再通過分束（分為三束）注入預放大器；預放大器放大后的三束光再分為六束，經過消延時后同時注入主放大器；主放大器放大后的六束光經過消延時系統，再通過聚焦系統后，同時打到靶上。激光聚焦系統不僅要保證靶位上的光斑是相位，還必須保證六束光束的重合性。

由于從前端經過放大整形后的每一束激光的直徑較大（約為90mm），并且要求靶室里的靶位上的焦斑直徑約為500μm，因此進入靶室前的聚焦系統需要很高的調節精度才能保證其相位的重合性，聚焦難度大。傳統的激光光路準直裝置包括0°凹反透鏡、45°全反鏡、調焦望遠鏡，使激光聚焦的具體做法是：通過調焦望遠鏡和一面45°全反鏡觀測到靶面，并調節調焦望遠鏡使望遠鏡里的叉絲與靶面上的叉絲重合。然后使六束激光束同時到達靶室前面一組陣列0°凹反透鏡上，每一束激光各自通過一個透鏡聚焦到靶面，調焦望遠鏡觀測靶面上的焦斑，通過手動調節每個0°凹反透鏡的旋轉和俯仰，使得每一束激光的焦斑都調至調焦望遠鏡的十字叉絲中心。

此外，傳統的激光準直系統對微米級光斑的光路調節的方法全程都是用肉眼進行準直，由于各人眼睛判斷的不同，觀測角度不同等原因，導致調節誤差較大。并且所有鏡架都為手動調節鏡架，調節頂絲采用的是螺距為0.25mm細牙螺桿，因此調節精度和準確度都無法保證≤10%。

發明內容

（一）發明目的

根據現有技術所存在的問題，本發明提供了一種空間分辨能力好、精度高、能夠實現自動化控制的激光光路自動準直裝置。

（二）技術方案

為了解決現有技術所存在的問題，本發明提供的技術方案如下：

激光光路自動準直裝置，該裝置包括沿激光光束前進方向依次設置的一組0°凹反透鏡、45°全反鏡、調焦望遠鏡、分束鏡、透鏡a及透鏡b，該裝置還包括CCD探頭a、CCD探頭b、計算機及控制器。

所述0°凹反透鏡的個數與激光束的束數相對應，激光束經整形后同時到達相應的0°凹反透鏡上，并且每個0°凹反透鏡都位于一個電動調節鏡架上，電動調節鏡架位于靶室的正前方；0°凹反透鏡成正多邊形分布，每束激光從0°凹反透鏡入射到靶片的入射角度一致。

所述45°全反鏡位于靶室與成正六邊形分布的0°凹反透鏡中軸線上，每束激光束打到靶片上以后以入射光線的形式反射到45°全反鏡上，45°全反鏡上的反射光線垂直進入調焦望遠鏡；靶片、45°全反鏡及調焦望遠鏡的中心高度一致。

所述分束鏡位于調焦望遠鏡后方，并垂直于靶片叉絲與調焦望遠鏡叉絲的連線，調焦望遠鏡去掉目鏡，使得靶片上的焦斑通過調焦望遠鏡成像于分束鏡，所分兩束光分別經過透鏡a和透鏡b，成像到CCD探頭a和CCD探頭b上。CCD探頭a和CCD探頭b的輸出信號分別傳輸至計算機上進行分析。

所述計算機分別與CCD探頭a、CCD探頭b及控制器通過數據線連接，由計算機對CCD探頭a及CCD探頭b的輸出信號進行分析，再把調整信號發送給控制器，由控制器控制電動調節鏡架進行旋轉和俯仰移動，使每束激光束都聚焦于靶片的中心位置。

優選地，CCD探頭a所成的像是實像的3～4倍，CCD探頭b所成的像是實像的10～15倍。

優選地，CCD探頭為高分辨、快響應探頭。

優選地，所述透鏡a和透鏡b分別為短焦距透鏡a和短焦距透鏡b。

優選地，所述電動調節鏡架的結構為軸對稱旋轉和俯仰二維調節架組成。

（三）有益效果

采用本發明提供的微米量級激光光路自動準直裝置，該裝置利用CCD探頭與計算機、控制器相結合實現焦斑的觀測，代替了傳統的通過調焦望遠鏡的目鏡對焦斑進行觀測的辦法，大大提高了觀測及調節精度。另外，本發明還利用兩個CCD探頭搭建的光路系統分別實現粗定位和精細定位，滿足了直徑約為500_μm的光斑高精度定位的要求。實現了在真空靶室外進行靶斑的在線監測。

附圖說明

圖1是六束微米量級激光光路自動準直光路圖；

其中1是電動調節鏡架；2是0°凹反透鏡；3是45°全反鏡；4是調焦望遠鏡；5是分束鏡；6是透鏡a；7是CCD探頭a；8是透鏡b；9是CCD探頭b；

10是靶片；11是計算機；12是控制器。

具體實施方式