[發明專利]一種小型化高精度激光束指向穩定裝置

有效

• 申請號: 202010323457.1
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111609817B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 匡翠方;丁晨良;朱大釗;劉旭;郝翔
• 申請（專利權）人: 之江實驗室
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種小型化高精度激光束指向穩定裝置，其特征在于，包括第一可調孔徑光闌(1)、第二可調孔徑光闌(2)、二維快速控制反射鏡(3)、第一分光棱鏡(4)、二分之一波片(5)、偏振分光棱鏡(6)、第一斜方棱鏡(7)、第一透鏡(8)、第一光電感應器件(9)、第二斜方棱鏡(10)、第二透鏡(11)、第二光電感應器件(12)、反射部件(13)、納米移動臺(14)、第二分光棱鏡(15)、第三光電感應器件(16)和控制器(17)；其中，反射部件(13)固定于納米移動臺(14)上；所述控制器(17)分別連接二維快速控制反射鏡(3)、納米移動臺(14)；所述第一光電感應器件(9)和第二光電感應器件(12)均為能量敏感探測器，所述第三光電感應器件(16)為位置探測器；入射光束首先依次通過第一可調孔徑光闌(1)和第二可調孔徑光闌(2)入射到二維快速控制反射鏡(3)上，之后經過第一分光棱鏡(4)分解為第一透射光束(T1)與第一反射光束；第一反射光束經過二分之一波片(5)到達偏振分光棱鏡(6)后分為p偏振態的第一監控光束(R1)與s偏振態的第二監控光束(R2)；第一監控光束(R1)入射到水平放置的第一斜方棱鏡(7)后，發生反射經過第一透鏡(8)聚焦到第一光電感應器件(9)上，第一光電感應器件(9)將獲得的光束反射能量E_1x反饋給控制器(17)；第二監控光束(R2)入射到垂直放置的第二斜方棱鏡(10)后，發生反射經過第二透鏡(11)聚焦到第二光電感應器件(12)上，第二光電感應器件(12)將獲得的光束反射能量E_2x反饋給控制器(17)；第一透射光束(T1)入射到反射部件(13)后，再入射到第二分光棱鏡(15)上，分解為反射的工作光束和透射的第三監控光束(T2)；第三監控光束(T2)入射到第三光電感應器件(16)上，第三光電感應器件(16)將獲得的第三監控光束(T2)的光斑位置傳輸給控制器(17)；所述反射部件(13)為角錐棱鏡或中空回歸反射器；所述反射部件(13)的出射光束的方向是入射光束的反方向，且光束的出射位置與入射位置相對于反射部件(13)中心為中心對稱。

2.根據權利要求1所述一種小型化高精度激光束指向穩定裝置，其特征在于，所述第一監控光束(R1)與第二監控光束(R2)為兩束偏振態垂直且能量相等的光束；所述第一監控光束(R1)以理想入射角到達第一斜方棱鏡(7)，此時第一光電感應器件(9)獲得的光束反射能量記為標準能量E₀；所述第二監控光束(R2)以理想入射角到達第二斜方棱鏡(10)，此時第二光電感應器件(12)獲得的光束反射能量也為標準能量E₀。

3.根據權利要求2所述一種小型化高精度激光束指向穩定裝置，其特征在于，所述第一斜方棱鏡(7)和第二斜方棱鏡(10)的折射率均為1.5；所述理想入射角為35°。

4.根據權利要求2所述一種小型化高精度激光束指向穩定裝置，其特征在于，當第一監控光束(R1)在水平方向發生角度漂移時，控制器(17)根據反射比和第一斜方棱鏡(7)對p偏振態入射光的反射特性得到角度偏移量，并控制二維快速控制反射鏡(3)調整水平方向的角度漂移，將第一監控光束(R1)的入射角校正為理想入射角；當第二監控光束(R2)在垂直方向發生角度漂移時，控制器(17)根據反射比和第二斜方棱鏡(10)對p偏振態入射光的反射特性得到角度偏移量，并控制二維快速控制反射鏡(3)調整垂直方向的角度漂移，將第二監控光束(R2)的入射角校正為理想入射角。

5.根據權利要求4所述一種小型化高精度激光束指向穩定裝置，其特征在于，所述第一斜方棱鏡(7)和所述第二斜方棱鏡(10)對p偏振態入射光的反射特性分別為：

其中，ρ_p為p偏振態的反射比，θ₁為入射角，θ₂為折射角。