[發明專利]一種大口徑光柵脈沖壓縮器姿態的調節方法

有效

• 申請號: 201710939342.3
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107577023B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 崔勇;夏蘭;高妍琦;李大為;楊朋千;王韜;徐光;季來林;單炯;饒大幸;杜鵬遠;趙曉暉;曹兆棟;李小莉
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院上海激光等離子體研究所
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00;G02B27/62;G02B27/10
• 代理公司: 上海智力專利商標事務所(普通合伙) 31105
• 代理人: 周濤

1.一種大口徑光柵脈沖壓縮器姿態的調節方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1，建立基準光路，所述基準光路包括第一激光器(1)、第二激光器(2)、合束器(3)、第一透鏡(4)、第二透鏡(5)、分束器(6)、角錐棱鏡(7)、第三透鏡(8)、物鏡(9)、CCD(10)和顯示器(11)，

所述第一激光器(1)和第二激光器(2)的波長分別為λ₁、λ₂，所述λ₁>λ₂，所述第一激光器(1)和第二激光器(2)發出的光束分別經合束器(3)透射、反射后成為同軸光束，所述同軸光束通過第一透鏡(4)、第二透鏡(5)構成的擴束系統后，光束口徑增大成為擴束光，所述擴束光經分束器(6)透射后光軸與大口徑光柵脈沖壓縮器使用時主激光脈沖的光軸平行，擴束光入射到角錐棱鏡(7)；經角錐棱鏡(7)的反射光通過分束器(6)反射后，依次通過第三透鏡(8)、物鏡(9)后，成像到CCD(10)上，所述CCD(10)與顯示器(11)連接；所述第一激光器(1)、第二激光器(2)在所述顯示器上形成的兩個光斑重合，所述重合的光斑位于顯示器屏幕中央，以顯示器屏幕的中心點作為大口徑光柵脈沖壓縮器姿態調節的基準點；

步驟2，第一大口徑光柵(15)姿態的調節，所述第一大口徑光柵姿態的調節包括以下步驟：

2a)，移出角錐棱鏡(7)，移入水平旋轉臺(12)，在水平旋轉臺(12)放置第一楔板(13)，所述第一楔板(13)的楔角為α₁，α₁滿足如下關系：所述第一楔板(13)的直角面鍍有反射膜，鍍有反射膜的直角面正對入射光的入射方向，旋轉水平旋轉臺(12)，使第一楔板(13)的直角面的反射光在顯示器(11)上的光斑中心與基準點重合；

光束經第一楔板(13)后，光束傳輸方向發生偏轉，擴束光入射到第一大口徑光柵(15)上，第一大口徑光柵(15)對于波長λ₁而言為利特羅角入射，第一大口徑光柵(15)的λ₁衍射光沿原光路方向返回，調節第一大口徑光柵(15)的方位旋轉，使得第一大口徑光柵(15)的λ₁衍射光在顯示器上的光斑的中心位于顯示器屏幕的中垂線上，完成第一大口徑光柵(15)方位旋轉的調節；

2b)，觀察λ₁衍射光斑在顯示器屏幕的上下位置，調節第一大口徑光柵(15)的面內旋轉，使得λ₁衍射光斑中心與基準點重合；

2c)，移出第一楔板(13)，移入第二楔板(14)，第二楔板(14)的楔角為α₂，α₂滿足如下關系：所述第二楔板(14)的直角面鍍有反射膜，鍍有反射膜的直角面正對入射光的入射方向，旋轉水平旋轉臺(12)，使第二楔板(14)的直角面的反射光在顯示器(11)上的光斑中心與基準點重合；

擴束光經第二楔板(14)后，光束傳輸方向發生偏轉，擴束光入射到第一大口徑光柵(15)上，第一大口徑光柵(15)對于波長λ₂而言為利特羅角入射，第一大口徑光柵(15)的λ₂衍射光沿原光路方向返回，觀察λ₂衍射光斑在顯示器屏幕的上下位置，調節第一大口徑光柵(15)的俯仰旋轉，使得λ₂衍射光斑中心與基準點重合；

2d)，移出第二楔板(14)，移入第一楔板(13)，旋轉水平旋轉臺(12)，使第一楔板(13)直角面的反射光在顯示器(11)上的光斑中心與基準點重合，調節第一大口徑光柵(15)的面內旋轉，使得λ₁衍射光斑中心與基準點重合；

移出第一楔板(13)，移入第二楔板(14)，旋轉水平旋轉臺(12)，使第二楔板(14)直角面的反射光在顯示器(11)上的光斑與基準點重合，調節第一大口徑光柵(15)的俯仰旋轉，使得λ₂衍射光斑中心與基準點重合；

2e)，重復步驟2d)的方法，直至當用第一楔板(13)調節的λ₁衍射光斑中心與基準點重合，并且當用第二楔板(14)調節的λ₂衍射光斑中心與基準點重合時，完成第一大口徑光柵(15)方位旋轉、俯仰旋轉、面內旋轉的調節；

步驟3，第二大口徑光柵(18)姿態的調節，所述第二大口徑光柵姿態的調節包括以下步驟：

3a)，第一大口徑光柵(15)后移入水平旋轉臺(12)，在水平旋轉臺(12)上放置第三楔板(16)，第三楔板(16)的楔角為α₃，α₃滿足如下關系：第三楔板(16)的直角面鍍有反射膜，鍍有反射膜的直角面正對入射光的入射方向，旋轉水平旋轉臺(12)，使第三楔板(16)直角面的反射光在顯示器(11)上的光斑中心與基準點重合；光束經第三楔板(16)后傳輸方向發生偏轉，光束入射到第二大口徑光柵(18)上，第二大口徑光柵(18)對于波長λ₁為利特羅角入射，其衍射光沿原光路方向返回，調節第二大口徑光柵(18)的方位旋轉，使得第二大口徑光柵(18)的λ₁衍射光在顯示器上的光斑中心位于顯示器屏幕的中垂線上，完成第二大口徑光柵(18)方位旋轉的調節；

3b)，觀察λ₁衍射光斑在顯示器屏幕的上下位置，調節第二大口徑光柵(18)的面內旋轉，使得λ₁衍射光斑中心與基準點重合；

3c)，移出第三楔板(16)，移入第四楔板(17)，第四楔板(17)的楔角為α₄，α₄滿足如下關系：

光束經第四楔板(17)后，光束傳輸方向發生偏轉，入射到第二大口徑光柵(18)上，第二大口徑光柵(18)對于波長λ₂為利特羅角入射，其衍射光沿原光路方向返回，觀察λ₂衍射光斑在顯示器屏幕的上下位置，調節第二大口徑光柵(18)的俯仰旋轉，使得λ₂衍射光斑中心與基準點重合；

3d)，移出第四楔板(17)，移入第三楔板(16)，旋轉水平旋轉臺(12)，使第三楔板(16)直角面的反射光在顯示器(11)上的光斑與基準點重合，調節第二大口徑光柵(18)的面內旋轉，使得λ₁衍射光斑中心與基準點重合；

移出第三楔板(16)，移入第四楔板(17)，旋轉水平旋轉臺(12)，使第四楔板(17)直角面的反射光在顯示器(11)上的光斑與基準點重合，調節第二大口徑光柵(18)的俯仰旋轉，使得λ₂衍射光斑中心與基準點重合；

3e)，重復步驟3d)的方法，直至當用第三楔板(16)調節的λ₁衍射光斑中心與基準點重合，并且當用第四楔板(17)調節的λ₂衍射光斑中心與基準點重合時，完成第二大口徑光柵(18)方位旋轉、俯仰旋轉、面內旋轉的調節；

步驟4，第三大口徑光柵(19)姿態的調節，所述第三大口徑光柵姿態的調節包括以下步驟：

4a)，第二大口徑光柵(18)后移入水平旋轉臺(12)，在水平旋轉臺(12)放置第一楔板(13)，旋轉水平旋轉臺(12)，使第一楔板(13)的直角面的反射光在顯示器(11)上的光斑中心與基準點重合；

光束經第一楔板(13)后，光束傳輸方向發生偏轉，擴束光入射到第三大口徑光柵(19)上，第三大口徑光柵(19)對于波長λ₁為利特羅角入射，第三大口徑光柵(19)的λ₁衍射光沿原光路方向返回，調節第三大口徑光柵(19)的方位旋轉，使得第三大口徑光柵(19)的λ₁衍射光在顯示器上的光斑中心位于顯示器屏幕的中垂線上，完成第三大口徑光柵(19)方位旋轉的調節；

4b)，觀察λ₁衍射光斑在顯示器屏幕的上下位置，調節第三大口徑光柵(19)的面內旋轉，使得λ₁衍射光斑中心與基準點重合；

4c)，移出第一楔板(13)，移入第二楔板(14)，光束經第二楔板(14)后，光束傳輸方向發生偏轉，光束入射到第三大口徑光柵(19)上，第三大口徑光柵(19)對于波長λ₂為利特羅角入射，第三大口徑光柵(19)的λ₂衍射光沿原光路方向返回，觀察λ₂衍射光斑在顯示器屏幕的上下位置，調節第三大口徑光柵(19)的俯仰旋轉，使得λ₂衍射光斑中心與基準點重合；

4d)，移出第二楔板(14)，移入第一楔板(13)，旋轉水平旋轉臺(12)，使第一楔板(13)直角面的反射光在顯示器(11)上的光斑與基準點重合，調節第三大口徑光柵(19)的面內旋轉，使得λ₁衍射光斑中心與基準點重合；

移出第一楔板(13)，移入第二楔板(14)，旋轉水平旋轉臺(12)，使第二楔板(14)直角面的反射光在顯示器(11)上的光斑與基準點重合，調節第三大口徑光柵(19)的俯仰旋轉，使得λ₂衍射光斑中心與基準點重合；

4e)，重復步驟4d)的方法，直至當用第一楔板(13)調節的λ₁衍射光斑中心與基準點重合，并且當用第二楔板(14)調節的λ₂衍射光斑中心與基準點重合時，完成第三大口徑光柵(19)方位旋轉、俯仰旋轉、面內旋轉的調節；

步驟5，第四大口徑光柵(20)姿態的調節，所述第四大口徑光柵姿態的調節包括以下步驟：

5a)，第三大口徑光柵(19)后移入水平旋轉臺(12)，在水平旋轉臺(12)上放置第三楔板(16)，旋轉水平旋轉臺(12)，使第三楔板(16)直角面的反射光在顯示器(11)上的光斑中心與基準點重合；

光束經第三楔板(16)后，傳輸方向發生偏轉，光束入射到第四大口徑光柵(20)上，第四大口徑光柵(20)對于波長λ₁為利特羅角入射，其衍射光沿原光路方向返回，調節第四大口徑光柵(20)的方位旋轉，使得第四大口徑光柵(20)的λ₁衍射光在顯示器上的光斑中心位于顯示器屏幕的中垂線上，完成第四大口徑光柵(20)方位旋轉的調節；

5b)，觀察λ₁衍射光斑在顯示器屏幕的上下位置，調節第四大口徑光柵(20)的面內旋轉，使得λ₁衍射光斑中心與基準點重合；

5c)，移出第三楔板(16)，移入第四楔板(17)，光束經第四楔板(17)后，光束傳輸方向發生偏轉，入射到第四大口徑光柵(20)上，第四大口徑光柵(20)對于波長λ₂為利特羅角入射，其λ₂衍射光沿原光路方向返回，觀察λ₂衍射光斑在顯示器屏幕的上下位置，調節第四大口徑光柵(20)的俯仰旋轉，使得λ₂衍射光斑中心與基準點重合；

5d)，移出第四楔板(17)，移入第三楔板(16)，旋轉水平旋轉臺(12)，使第三楔板(16)直角面的反射光在顯示器(11)上的光斑中心與基準點重合，調節第四大口徑光柵(20)的面內旋轉，使得λ₁衍射光斑中心與基準點重合；

移出第三楔板(16)，移入第四楔板(17)，旋轉水平旋轉臺(12)，使第四楔板(17)直角面的反射光在顯示器(11)上的光斑中心與基準點重合，調節第四大口徑光柵(20)的俯仰旋轉，使得λ₂衍射光斑中心與基準點重合；

5e)，重復步驟5d)的方法，直至當用第三楔板(16)調節的λ₁衍射光斑中心與基準點重合，并且當用第四楔板(17)調節的λ₂衍射光斑中心與基準點重合時，完成第四大口徑光柵(20)方位旋轉、俯仰旋轉、面內旋轉的調節；

其中，步驟2-步驟5中，γ₀為大口徑光柵脈沖壓縮器使用時激光脈沖的入射角，d為第一、第二、第三、第四大口徑光柵的光柵常數，n為第一、第二、第三、第四楔板所用材料的折射率，n₀為空氣的折射率。