[發明專利]一種紋影法焦斑動態范圍的標定裝置及方法

有效

• 申請號: 201910266590.5
• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN110044475B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 李紅光;段亞軒;袁索超;陳永權;王璞;李銘;達爭尚;董曉娜
• 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: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01M11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本發明屬于焦斑動態范圍標定領域，涉及一種紋影法焦斑動態范圍的標定裝置及方法，能夠完成高功率激光遠場焦斑的動態范圍標定。標定裝置包括激光光源及沿激光光源出射光路依次設置的準直物鏡與一維正弦相位光柵；準直物鏡將激光光源輸出的激光擴束為直徑為的光斑；一維正弦相位光柵對直徑為的光斑進行調制后產生一系列不同衍射級次的光斑；在一系列不同衍射級次的光斑中，至少能夠找到一個衍射級次的光斑，其峰值能量與0衍射級次光斑峰值能量的比值小于等于1:10supgt;4/supgt;。將一系列不同衍射級次的光斑注入到“紋影法”遠場焦斑診斷系統，在診斷系統內通過分光模塊分別進入到“旁瓣”測量光路和“主瓣”測量光路，進行診斷系統的動態范圍標定。

技術領域

本發明屬于焦斑動態范圍標定領域，涉及一種“紋影法”遠場焦斑動態范圍的標定裝置及方法，能夠完成高功率激光遠場焦斑的動態范圍標定。

背景技術

高功率激光遠場焦斑分布一直是ICF實驗最為關注的激光參數指標、也是驅動器的關鍵性能指標，是各國激光聚變裝置專門建立龐大的精密診斷系統的核心指標。

高功率激光遠場焦斑動態范圍非常高，動態范圍高達10⁴以上，此時通過單塊CCD不能夠直接獲得此動態范圍的焦斑，因此出現了多種遠場焦斑的高動態范圍測量方法，比如：列陣相機法、紋影法等。

列陣相機法只出現在遠場焦斑高動態范圍測量的初期，由于測量方法引入了過多的額外像差，導致測得的焦斑產生畸變，使得焦斑形貌失真嚴重，因此后續就被“紋影法”所取代。

“紋影法”是國內目前測量遠場焦斑高動態范圍的主要方法，其原理是將入射激光分為兩路進行焦斑測量，一路測量焦斑的中心“主瓣”部分，另外一路擋住焦斑中心“主瓣”部分而去測量焦斑的外圍“旁瓣”部分，最后將獲得的“主瓣”和“旁瓣”圖像進行重構，從而得到完整的遠場焦斑圖像。

“紋影法”雖然獲得了重構的焦斑圖像，但是這種雙光路分光焦斑診斷系統的焦斑動態范圍測量能力是未知的，使得其測量數據的可信度不高。

發明內容

本發明提供了一種“紋影法”焦斑動態范圍的標定裝置及方法，可以完成104及以上的焦斑動態范圍標定。

本發明的技術解決方案是提供一種“紋影法”焦斑動態范圍的標定裝置，其特殊之處在于：包括激光光源及沿激光光源出射光路依次設置的準直物鏡與一維正弦相位光柵；

所述準直物鏡將激光光源輸出的激光擴束為直徑為的光斑；所述一維正弦相位光柵對直徑為的光斑進行調制后產生一系列不同衍射級次的光斑；在一系列不同衍射級次的光斑中，至少能夠找到一個衍射級次的光斑，其峰值能量與0衍射級次光斑峰值能量的比值小于等于1:10⁴。將一系列不同衍射級次的光斑注入到“紋影法”遠場焦斑診斷系統，在診斷系統內通過分光模塊分別進入到“旁瓣”測量光路和“主瓣”測量光路，進行診斷系統的動態范圍標定。

進一步地，上述激光光源為光纖激光器或者能夠耦合到準直物鏡焦點的自由輸出激光器。

進一步地，激光光源出射與被標定系統波長相同的平面波。

本發明還提供一種利用上述的標定裝置對“紋影法”焦斑動態范圍的標定方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、利用已標定線性動態范圍的科學級CCD對標定裝置中一維正弦相位光柵不同衍射級次的光斑峰值能量進行定標，得到各衍射級次光斑峰值能量之間的相對比例關系；

S2、將標定裝置耦合到“紋影法”焦斑診斷光路中，將0級到±n級衍射光斑作為“主瓣”光斑，通過“主瓣”測量光路完成“主瓣”光斑測量，其中0級與±n級衍射光斑能量倍率≥100倍；