[實用新型]深紫外譜段離軸四反光學成像系統

有效

• 申請號: 201720100968.0
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN206515548U
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 閆亞東;何俊華;許瑞華;李奇
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 陳廣民

技術領域

本實用新型涉及一種光學成像系統，尤其涉及一種工作在深紫外譜段的離軸四反光學成像系統。該系統在激光核聚變靶場中，用于收集深紫外探針光與等離子體相互作用產生的湯姆遜散射光譜信號，獲取等離子體的各種參數。

背景技術

在慣性約束激光聚變(ICF)研究中，激光-等離子體相互作用是一個非常關鍵的研究領域。等離子體對打靶激光產生吸收、散射、聚焦成絲、束間能量傳遞等，降低了打靶激光能量，破壞了聚變燃料壓縮的對稱性，超熱電子預熱燃料增加壓縮的難度。在一定程度上，等離子體決定著聚變的成敗，有關等離子體的研究在ICF中占據至關重要的地位。

然而對于打靶中產生的高溫、高密等離子體，一般的接觸式測量手段是行不通的。湯姆遜散射診斷作為一種非接觸式的測量方式，具有其獨特的優勢，已經成為測量激光等離子體參數的必備工具。它的原理是：采用探針光入射等離子體區域，等離子體對入射探針光產生次級輻射，形成散射波，只要測量出散射波譜就可以獲得等離子體的電子溫度、密度等信息，具有時間分辨的波譜還可反映出等離子體的漲落情況。

現有的湯姆遜散射診斷系統主要有兩種：X光湯姆遜散射診斷系統和近紫外/可見/近紅外湯姆遜診斷系統。

其中X光湯姆遜散射診斷系統因聚焦困難，主要應用于對聚焦要求不高的磁約束核聚變領域，在激光聚變領域則很少被應用。

現有的近紫外/可見/近紅外湯姆遜診斷系統有透射式和折反式兩種結構形式，探針光采用可見光(二倍頻526.5nm)或近紫外光(四倍頻263nm)；其面臨的最大問題是信號光很弱，而靶室內雜散光的干擾很強。打靶基頻光(1053nm)、二倍頻光、三倍頻光，以及打靶光的布里淵散射光、拉曼散射光等，使得靶室內雜散光極其復雜，且光譜分布很寬，從紫外至紅外。

為了排除靶場雜散光干擾導致的測量信噪比較低的問題，只能將探針光的波長在深紫外或遠紅外區域選擇。但受臨界電子密度和等離子體吸收及折射的限制，長波更難以穿越較高電子密度區域，不能滿足大于驅動激光的臨界密度等離子體區的診斷需求，因此只能選擇深紫外波段。

在深紫外湯姆遜散射診斷中，核心問題是深紫外光學系統的設計。深紫外光學系統因光學材料的透過率極低而變得異常困難。另外，由于深紫外衰減嚴重不能在大氣中傳輸應用，因此深紫外成像系統必須與電子測量記錄設備一起集成在有限的真空空間內，由此導致用于放置深紫外成像系統的空間大幅壓縮。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種折疊式深紫外離軸四反光學成像系統，以適應狹小的成像空間。

本實用新型的技術解決方案是：

所提供的深紫外譜段離軸四反光學成像系統，定義物面中心為坐標原點，向右為Z軸正向，向上為Y軸正向；其特殊之處在于：

所述成像系統包括窗口玻璃、離軸反射鏡一、離軸反射鏡二、離軸反射鏡三和離軸反射鏡四；

定義成像系統入射光束的主光軸為主光軸一，離軸反射鏡一反射光束的主光軸為主光軸二，離軸反射鏡二反射光束的主光軸為主光軸三，離軸反射鏡三反射光束的主光軸為主光軸四；

窗口為平行玻璃窗，位于成像系統入射光線的主光軸上并垂直于Z軸，窗口的前表面距坐標原點距離為600mm；

離軸反射鏡一為球面凹反射鏡，球面半徑為1114.18mm，鏡體口徑為φ170mm；離軸反射鏡一中心沿Y軸正向偏離所述主光軸一261.80mm，并繞X軸逆時針旋轉9.378°；沿所述主光軸一方向，離軸反射鏡一與窗口之間的距離為692.08mm；

離軸反射鏡二為球面凸反射鏡，球面半徑為905.45mm，鏡體口徑為φ80mm；離軸反射鏡二中心沿Y軸正向偏離所述主光軸一253.85mm，并繞X軸逆時針旋轉6.208°；沿所述主光軸二方向，離軸反射鏡二與離軸反射鏡一之間的距離為692.08mm；

離軸反射鏡三為球面凸反射鏡，球面半徑為1866.64，鏡體口徑為φ65mm；離軸反射鏡三中心沿Y軸正向偏離所述主光軸一246.16mm，并繞X軸逆時針旋轉13.12°；沿所述主光軸三方向，離軸反射鏡三與離軸反射鏡二之間的距離為471.47mm；

離軸反射鏡四為凹面離軸拋物鏡，拋物鏡頂點處曲率半徑為1326.64mm，鏡體口徑為φ65mm；離軸反射鏡四中心沿Y軸負向偏離所述主光軸一467.65mm，并繞X軸逆時針旋轉30.95°；沿所述主光軸四方向，離軸反射鏡四與離軸反射鏡三之間的距離為507.80mm。

較佳的，上述窗口材料為MgF2，直徑為φ120mm，厚度為8.0mm。