誤差解調(diào)相干組束激光系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，特別是一種相干組束激光系統(tǒng)，其主要適用于高能量高功率激光系統(tǒng)及超短超強(qiáng)激光系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高能量高功率及超短超強(qiáng)激光是當(dāng)前國(guó)際激光技術(shù)研宄的一大趨勢(shì)。激光技術(shù)的發(fā)展同時(shí)又極大地促進(jìn)了基礎(chǔ)物理研宄，為人類探索物質(zhì)本原、宇宙未知和能源問題等提供了前所未有的平臺(tái)。經(jīng)過多年發(fā)展國(guó)際上已達(dá)成共識(shí):激光強(qiáng)度每增加一步，物理研宄深度便增進(jìn)一層。借力于啁啾脈沖放大技術(shù)30年的發(fā)展，上海光學(xué)精密機(jī)械研宄所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已獲得國(guó)際最高單束2PW(1PW= 115W)激光功率，但距離物理遠(yuǎn)景規(guī)劃的200PW乃至EW(1000PW)目標(biāo)尚存在極大差距。受制于光學(xué)元件的制備能力，短期來看單束激光輸出很難再有大的突破。因此相干組束就成為大幅提升激光系統(tǒng)輸出能力的簡(jiǎn)單有效手段。
[0003]然而將多束(幾束、幾十束、百千萬束)高能量高功率激光進(jìn)行相干組束并達(dá)到近單束效果面臨巨大挑戰(zhàn):
[0004]首先，組束誤差多，子光束多且每個(gè)子光束又具有三維組束誤差；
[0005]其次，精度要求高，角度誤差為微弧度量級(jí)，位移抖動(dòng)為納米量級(jí)；
[0006]最后，多子光束的三維組束誤差難以獲得一一探測(cè)，因而難以實(shí)現(xiàn)一一控制。
[0007]目前，已發(fā)展的方法是通過觀測(cè)相干組束激光的遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑來實(shí)現(xiàn)對(duì)組束誤差的探測(cè)，進(jìn)而完成控制。如圖3所示的相干組束激光系統(tǒng)中，第一子光束(Γ)沒有組束誤差，第二子光束(2’ )出現(xiàn)組束誤差:方位角(θ X)、俯仰角(Θ y)和前后抖動(dòng)(δ Z)。根據(jù)在先技術(shù)，若不存在組束誤差則遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑如圖4(a)所示，第二子光束(2’ )的三種組束誤差會(huì)誘發(fā)遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑的三種分布狀態(tài)，且滿足對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:方位角誘發(fā)焦斑橫向分離如圖4(b)所示；俯仰角誘發(fā)焦斑縱向分離如圖4(c)所示；前后抖動(dòng)誘發(fā)焦斑干涉分裂如圖4(d)所示。根據(jù)以上對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及焦斑的分布狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)相干組束激光系統(tǒng)中子光束三種組束誤差的探測(cè)，進(jìn)而完成去除。但該方法存在如下問題:
[0008]首先，無法將組束誤差明確到具體哪束子光束；
[0009]其次，無法獲得高精度角度誤差探測(cè)，因?yàn)樽庸馐h(yuǎn)場(chǎng)焦斑的重疊使得微小角度擾動(dòng)不會(huì)造成明顯的分離現(xiàn)象；
[0010]最后，無法應(yīng)用到兩束以上子光束的相干組束。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了一種誤差解調(diào)相干組束激光系統(tǒng)。該系統(tǒng)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)相干組束激光系統(tǒng)中每個(gè)子光束兩維角度誤差的精密探測(cè)和子光束間前后抖動(dòng)的精密探測(cè)，解決了相干組束激光系統(tǒng)中由于子光束多和誤差多而難以探測(cè)及控制的難題。
[0012]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0013]一種誤差解調(diào)相干組束激光系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括激光束陣列、小口徑反射鏡陣列、聚焦單元、其特征在于，還包括組束遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)單元和子光束遠(yuǎn)場(chǎng)定位單元，所述的激光束陣列包括兩個(gè)以上子光束和每個(gè)子光束相對(duì)應(yīng)的小口徑反射鏡形成的小口徑反射鏡陣列，所述的聚焦單元包括第一反射鏡和第一聚焦鏡，所述的組束遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)單元包括分束鏡、旋轉(zhuǎn)選光板、第二聚焦鏡和第一 CCD相機(jī)，所述的子光束遠(yuǎn)場(chǎng)定位單元包括第二反射鏡、陣列透鏡、第三聚焦鏡和第二 CCD相機(jī)，上述元部件的位置關(guān)系如下:
[0014]在所述的小口徑反射鏡陣列的反射光方向是所述的第一反射鏡，在所述的第一反射鏡的反射光方向是所述的第一聚焦鏡和靶場(chǎng)，在所述的第一反射鏡的透射光方向依次是所述的分束鏡和第二反射鏡，在所述的分束鏡的反射光方向依次是所述的旋轉(zhuǎn)選光板、第二聚焦鏡和第一 CCD相機(jī)，在第二反射鏡的反射光方向依次是所述的陣列透鏡、第三聚焦鏡和第二 CXD相機(jī)。
[0015]所述的第一反射鏡的透射率〈5%，所述的第二反射鏡是全反射鏡。
[0016]所述的小口徑反射鏡陣列的小口徑反射鏡具有正交的兩維角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和一維平移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
[0017]所述的旋轉(zhuǎn)選光板上有漸開線排列的圓形通光孔，在不同旋轉(zhuǎn)角度位置時(shí)允許激光束陣列中第一子光束和不同子光束分別成對(duì)通過。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0019]本發(fā)明誤差解調(diào)相干組束激光系統(tǒng)，在子光束遠(yuǎn)場(chǎng)定位單元中，激光束陣列被陣列透鏡和第三聚焦鏡組成的組合透鏡聚焦，形成與激光束陣列對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑陣列，實(shí)現(xiàn)了激光束陣列中各個(gè)子光束遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑位置的空間分離。第二 CCD相機(jī)記錄遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑陣列中每個(gè)焦斑的位置，則焦斑位置的兩維變化反映每個(gè)子光束兩維角度誤差。因此，調(diào)節(jié)小口徑反射鏡陣列中子光束對(duì)應(yīng)小口徑反射鏡的二維角度即可去除各個(gè)子光束的二維角度誤差。
[0020]在組束遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)單元中，旋轉(zhuǎn)選光板在不同旋轉(zhuǎn)角度位置時(shí)允許激光束陣列中第一子光束和不同子光束分別成對(duì)通過，第一子光束和選通的子光束經(jīng)第二聚焦鏡聚焦，第一 CCD相機(jī)記錄組束遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑，在上述激光束陣列中各個(gè)子光束角度誤差去除后，則組束遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑的干涉分裂反映兩子光束間的前后抖動(dòng)誤差。因此，調(diào)節(jié)小口徑反射鏡陣列中選通子光束對(duì)應(yīng)小口徑反射鏡的一維平移，即可去除該子光束相對(duì)第一子光束的前后抖動(dòng)誤差。轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)選光板重復(fù)上述選通步驟即可去除各個(gè)子光束相對(duì)第一子光束的前后抖動(dòng)誤差。
[0021]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的誤差解調(diào)相干組束激光系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下技術(shù)特點(diǎn):
[0022]本發(fā)明可同時(shí)實(shí)現(xiàn)相干組束激光系統(tǒng)中每個(gè)子光束兩維角度誤差的精密探測(cè)和子光束間前后抖動(dòng)的精密探測(cè)，解決了相干組束激光系統(tǒng)中由于子光束多及誤差多而難以探測(cè)及控制的難題。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明誤差解調(diào)相干組束激光系統(tǒng)實(shí)施例示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)選光板示意圖。
[0025]圖3是激光束陣列中兩子光束間組束誤差示意圖。
[0026]圖4是兩子光束間組束誤差誘發(fā)的組束遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述，以求更為清楚明了地理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成情況和工作流程，但不能以此來限制本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。
[0028]圖1是本發(fā)明誤差解調(diào)相干組束激光系統(tǒng)實(shí)施例示意圖，由圖可見，本發(fā)明誤差解調(diào)相干組束激光系統(tǒng)包括激光束陣列、小口徑反射鏡陣列、聚焦單元，其特點(diǎn)在于，還包括組束遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)單元和子光束遠(yuǎn)