本發(fā)明屬于高功率激光裝置準(zhǔn)直，特別是一種六程放大高功率激光裝置晶體近場(chǎng)中心位置偏差檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的慣性約束核聚變研究領(lǐng)域中，高功率激光裝置扮演著至關(guān)重要的角色。這些裝置均依賴于倍頻晶體的精確近場(chǎng)位置準(zhǔn)直以實(shí)現(xiàn)最佳性能。然而，當(dāng)前主流的準(zhǔn)直調(diào)整技術(shù)仍依賴于人工操作，具體過(guò)程為：操作人員通過(guò)肉眼觀察晶體位置處激光光束的圖像，并據(jù)此手動(dòng)調(diào)整位于晶體前方的一對(duì)反射鏡，以期實(shí)現(xiàn)晶體中心與主激光光束中心的對(duì)齊。

2、然而，此方法受限于人眼觀察的低分辨率特性，難以準(zhǔn)確捕捉晶體中心位置，進(jìn)而影響了調(diào)整的精確度與效率。因此，這一技術(shù)瓶頸不僅增加了操作難度，還制約了高功率激光裝置在慣性約束核聚變應(yīng)用中的潛力發(fā)揮。

3、鑒于此，亟需一種更為高效、精確的準(zhǔn)直調(diào)整方案，以克服現(xiàn)有技術(shù)的局限，推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服上述現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種六程放大高功率激光裝置晶體近場(chǎng)中心位置偏差檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)近場(chǎng)參考光束和角錐的放置，分別定位主光束近場(chǎng)中心和晶體中心，自動(dòng)檢測(cè)晶體近場(chǎng)中心位置偏差，根據(jù)偏差值利用反饋系統(tǒng)將晶體調(diào)整至準(zhǔn)直，該裝置具有設(shè)備簡(jiǎn)、調(diào)整易、精度高的特點(diǎn)。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

3、一種六程放大高功率激光裝置晶體近場(chǎng)中心位置偏差檢測(cè)系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，包括：

4、兩對(duì)小光束，分別放置在調(diào)節(jié)反射鏡后，用于提供近場(chǎng)參考，兩對(duì)小光束的近場(chǎng)位置重合，遠(yuǎn)場(chǎng)角度不同，光束對(duì)的遠(yuǎn)場(chǎng)指向分別通過(guò)傳輸空間濾波器的不同濾波小孔；

5、一對(duì)角錐，可移入移出地放置在晶體前，用于標(biāo)定晶體的近場(chǎng)位置；

6、反射鏡組，設(shè)置在所述角錐前，用于調(diào)整入射晶體的光束路徑；

7、直角棱鏡，可移動(dòng)至傳輸空間濾波器的不同濾波小孔后，用于反射光束至近場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)；

8、近場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)，用于獲取并成像主光束的近場(chǎng)圖像及小光束和角錐的反射光斑；

9、通過(guò)以下步驟檢測(cè)并調(diào)整晶體近場(chǎng)中心位置偏差：

10、a)利用過(guò)傳輸空間濾波器的不同濾波小孔后小光束對(duì)調(diào)節(jié)主光束近場(chǎng)中心與小光束對(duì)近場(chǎng)中心重合，確定主光束近場(chǎng)基準(zhǔn)；

11、b)將另一小光束對(duì)作為近場(chǎng)位置參考，通過(guò)移動(dòng)直角棱鏡至相應(yīng)濾波小孔后，反射至近場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)成像；

12、c)將一對(duì)角錐移入主光路中，在晶體前相對(duì)晶體中心線對(duì)稱放置，反射主激光至近場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)成像，得到角錐反射光斑中心；

13、d)比較近場(chǎng)基準(zhǔn)小光束對(duì)光斑中心與角錐反射光斑中心的偏差，調(diào)節(jié)反射鏡組，使偏差調(diào)整至預(yù)定誤差范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)晶體近場(chǎng)位置的準(zhǔn)直。

14、進(jìn)一步，還包括反饋系統(tǒng)，用于根據(jù)近場(chǎng)相機(jī)中角錐對(duì)反射光斑的中心與近場(chǎng)基準(zhǔn)小光束對(duì)光斑的中心的偏差，調(diào)節(jié)所述反射鏡組，使得這兩對(duì)光斑的中心位置偏差調(diào)整至誤差范圍。

15、優(yōu)選的，所述近場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)包括沿光路依次放置的縮束透鏡、反射鏡、成像透鏡和近場(chǎng)檢測(cè)相機(jī)構(gòu)成，通過(guò)所述縮束透鏡(31)、反射鏡(32)和成像透鏡(33、34)將光束成像至近場(chǎng)檢測(cè)相機(jī)(35)，以獲取主光束的近場(chǎng)圖像中心和小光束的成像光斑。

16、進(jìn)一步，還包括傳輸空間濾波器、腔空間濾波器、放大介質(zhì)以及反射鏡和透鏡，共同構(gòu)成六程放大高功率激光裝置的光路。

17、具體的利用上述系統(tǒng)檢測(cè)晶體近場(chǎng)中心偏差的方法，包括如下步驟：

18、步驟1.在調(diào)節(jié)鏡rm1后放置兩對(duì)小光束，這兩對(duì)小光束近場(chǎng)位置重合，遠(yuǎn)場(chǎng)角度不同，光束對(duì)的遠(yuǎn)場(chǎng)指向分別通過(guò)#1孔和#4孔，因此我們稱為過(guò)#1孔小光束對(duì)和過(guò)#4孔小光束對(duì)來(lái)作區(qū)分。

19、步驟2.確定主光束近場(chǎng)基準(zhǔn)，利用過(guò)#4孔的小光束對(duì)來(lái)調(diào)節(jié)主光束近場(chǎng)中心和小光束對(duì)近場(chǎng)中心重合。主光束的近場(chǎng)基準(zhǔn)位置由放置在rm1調(diào)節(jié)鏡后的過(guò)#4孔的小光束對(duì)標(biāo)定。

20、六程放大高功率激光裝置主光束的光路如圖所示，從預(yù)放大器出來(lái)的主光束經(jīng)過(guò)注入反射鏡注入到傳輸空間濾波器的濾波小孔#1，經(jīng)過(guò)傳輸空間濾波器透鏡tsf?l1變?yōu)槠叫泄馐?jīng)過(guò)放大介質(zhì)后，經(jīng)反射鏡rm1，p1反射后，進(jìn)入腔空間濾波器，經(jīng)四程放大：經(jīng)腔空間濾波器聚焦透鏡csf?l1會(huì)聚后，穿過(guò)腔空間濾波小孔#1，經(jīng)過(guò)csf?l2后變?yōu)槠叫泄?，?jīng)放大介質(zhì)放大，由腔反射鏡cm2反射，依次通過(guò)放大介質(zhì)、腔會(huì)聚透鏡csf?l2、腔空間濾波小孔#2、腔會(huì)聚透鏡csf?l1、偏振轉(zhuǎn)換器pepc，之后光束通過(guò)反射鏡p1，依次經(jīng)過(guò)腔空間反射鏡cm1，反射鏡p1，pepc，關(guān)閉pepc，之后依次經(jīng)過(guò)csf?l1、腔空間濾波小孔#3、csf?l2、放大介質(zhì)、cm2、放大介質(zhì)、csf?l2、腔空間濾波小孔#4、csf?l1。經(jīng)這四程放大之后由反射鏡p1反射，經(jīng)rm1、放大介質(zhì)、tsf?l1、傳輸空間濾波器小孔#4、傳輸空間濾波器透鏡tsf?l2，由反射鏡tm1、tm2、tm3、tm4反射后輸出到晶體所在的終端光學(xué)系統(tǒng)。

21、直角棱鏡移至#4孔后，放置在rm1后過(guò)#4孔的小光束對(duì)與經(jīng)四程放大后的主光束一同經(jīng)過(guò)放大介質(zhì)、tsf?l1，穿過(guò)傳輸空間濾波器的濾波小孔#4孔后，經(jīng)直角棱鏡反射至近場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)縮束透鏡、反射鏡和成像透鏡成像至近場(chǎng)檢測(cè)相機(jī)，獲取主光束的近場(chǎng)圖像中心和小光束的成像光斑，調(diào)整放大系統(tǒng)前的注入反射鏡使得主光束的近場(chǎng)圖像中心與過(guò)#4孔小光束對(duì)的光斑對(duì)的中心重合，從而將過(guò)#4孔小光束對(duì)的中心作為主光束的近場(chǎng)基準(zhǔn)。

22、步驟3.過(guò)#1孔小光束對(duì)與過(guò)#4孔小光束對(duì)的近場(chǎng)位置重合，因此過(guò)#1孔小光束對(duì)的近場(chǎng)中心也與主光束的近場(chǎng)中心重合，因此將過(guò)#1孔小光束對(duì)的中心也作為主光束的近場(chǎng)基準(zhǔn)。

23、步驟4.將直角棱鏡移至#1孔后，過(guò)#1孔的小光束對(duì)經(jīng)過(guò)放大介質(zhì)、tsf?l1和#1孔后，經(jīng)直角棱鏡反射至近場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)縮束透鏡、反射鏡和成像透鏡后被近場(chǎng)檢測(cè)相機(jī)接收成像為一對(duì)小光斑，小光斑對(duì)的中心代表了近場(chǎng)光束位置的參考中心，過(guò)#1孔的小光束對(duì)作為主光束的近場(chǎng)基準(zhǔn)小光束來(lái)進(jìn)行后續(xù)檢測(cè)和調(diào)整。

24、步驟5.另一端，在終端光學(xué)系統(tǒng)中的倍頻晶體的位置由一對(duì)靶場(chǎng)角錐標(biāo)定，角錐可移入移出。將角錐移入主光路中，在晶體前相對(duì)晶體中心線對(duì)稱放置，用于標(biāo)定晶體的近場(chǎng)位置。主激光進(jìn)入終端光學(xué)系統(tǒng)前會(huì)照射到角錐上并反射，反射光經(jīng)tm4、tm3、tm2、tm1反射后，進(jìn)入主放系統(tǒng)光路：經(jīng)tsf?l2，#4孔，tsf?l1，放大介質(zhì)后，由rm1,p1反射，經(jīng)四程放大后由p1、rm1反射回去，再次經(jīng)放大介質(zhì)、tsf?l1、#1孔，由直角棱鏡反射到近場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)縮束透鏡、反射鏡和成像透鏡后角錐反射光由近場(chǎng)相機(jī)接收，該對(duì)角錐光斑的中心即代表了晶體的中心。

25、步驟6.近場(chǎng)相機(jī)中角錐對(duì)反射光斑的中心與近場(chǎng)基準(zhǔn)小光束對(duì)光斑的中心的偏差即為晶體近場(chǎng)中心與主光束近場(chǎng)中心的位置偏差。利用反饋系統(tǒng)調(diào)節(jié)晶體前反射鏡tm3、tm4使得偏差調(diào)整至誤差范圍，即表示晶體近場(chǎng)位置調(diào)整準(zhǔn)直。

26、步驟7.調(diào)節(jié)準(zhǔn)直后，將角錐移出光路，關(guān)閉近場(chǎng)基準(zhǔn)光源。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

28、1)通過(guò)近場(chǎng)參考光束和角錐的精確放置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)晶體近場(chǎng)中心位置的自動(dòng)檢測(cè)與調(diào)整。相較于傳統(tǒng)的手動(dòng)調(diào)整方法，該系統(tǒng)能夠顯著減少調(diào)整時(shí)間，提高晶體準(zhǔn)直的效率。這對(duì)于需要頻繁調(diào)整晶體位置的高功率激光裝置而言，無(wú)疑是一個(gè)重要的改進(jìn)。

29、2)系統(tǒng)利用反饋系統(tǒng)對(duì)晶體前反射鏡進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，使得角錐反射光斑中心與近場(chǎng)基準(zhǔn)小光束對(duì)光斑中心的偏差能夠調(diào)整至極小的誤差范圍內(nèi)。這種高精度的調(diào)整方式確保了晶體近場(chǎng)位置的準(zhǔn)確性，從而提升了整個(gè)激光裝置的調(diào)試精度。