一種同軸標定傳感器及其進行激光標定的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及慣性約束聚變(ICF)大型激光驅(qū)動器高精度激光打靶技術(shù)領域，具體而言，涉及一種同軸標定傳感器及其進行激光標定的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]慣性約束聚變的思想是利用高能粒子束在幾納秒的時間內(nèi)將氘氚靶丸壓縮到每立方厘米幾百克的高密度，壓強為幾億個大氣壓，從而使靶丸在局部形成熱斑點火并燃燒。
[0003]隨著激光技術(shù)的出現(xiàn)，人們開始研究利用強激光的極高功率密度和極好的方向性來轟擊氘-氚靶，讓它們產(chǎn)生受控的慣性約束聚變從而釋放出聚變能，這就是“激光聚變”。
[0004]為了將多束激光引導到直徑為毫米量級的靶上，需要專門的精密儀器實現(xiàn)束靶耦合引導，由于入射激光功率較高，在靶點處聚焦后能量較強，無法用儀器直接引導，因此需要耦合一路低能量但與入射激光同軸同波面的模擬激光來代替主激光進行光束引導。鑒于主激光和模擬激光存在一定的系統(tǒng)偏差，因此需要在靶點處調(diào)整主激光和模擬激光完全重合或標定出兩者的誤差以進行系統(tǒng)修正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種同軸標定傳感器及其進行激光標定的方法，該方法簡單易行，操作方便，特別適用于大型激光驅(qū)動器高精度激光打靶技術(shù)領域的甚多束激光靶面同軸標定。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種同軸標定傳感器，沿激光傳輸?shù)姆较蛞来伟?吸收反射鏡、濾光片和CCDS片，所述吸收反射鏡為對基頻激光和二倍頻激光全吸收的玻璃，所述吸收反射鏡表面鍍有三倍頻激光高反膜，所述濾光片為對三倍頻激光部分吸收的玻璃。
[0008]進一步，所述C⑶芯片的像面與靶室中心相對于所述吸收反射鏡共軛。
[0009]進一步，所述濾光片對三倍頻激光的透過率為50%。
[0010]進一步，所述濾光片的厚度為3-4mm。
[0011]另，本發(fā)明還提供一種利用上述的同軸標定傳感器進行激光標定的方法，包括:經(jīng)過聚焦透鏡后的被標定激光入射到吸收反射鏡，吸收反射鏡對被標定激光中的基頻激光和二倍頻激光吸收，并將三倍頻激光反射至濾光片，濾光片對三倍頻激光部分吸收之后，剩余的三倍頻激光入射至CCD芯片，CCD芯片采集三倍頻激光的焦斑，然后采集模擬激光的焦斑，通過計算被標定激光和模擬激光之間的位置偏差對模擬激光進行調(diào)整。
[0012]進一步，所述濾光片對三倍頻激光的透過率為50%。
[0013]本發(fā)明的有益效果如下:
[0014]1、本發(fā)明采用吸收反射鏡吸收被標定的高能激光中的基頻部分和二倍頻部分，只將需要進行標定的三倍頻部分進行反射，去除了基頻部分和二倍頻部分對CCD芯片的信息采集的干擾；
[0015]2、本發(fā)明采用濾光片對三倍頻激光進行部分吸收，以降低入射到CCD芯片上的激光能量，避免高能激光對CCD芯片的損傷；
[0016]3、本發(fā)明將CCD芯片的像面與靶室中心相對于所述吸收反射鏡共軛設置，實現(xiàn)同軸標定，從CCD芯片上得到的兩焦斑的間距和大小即可反映打靶時兩激光的實際情況。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖中:1一投射反射鏡，2—聚焦透鏡，3—吸收反射鏡，4 一濾光片，5—(XD芯片，6—靶室，7—模擬激光，8—被標定激光。
【具體實施方式】
[0019]為了使本領域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，基于本申請中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其它類同實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。
[0020]實施例一:
[0021]如圖1所示，一種同軸標定傳感器，沿激光傳輸?shù)姆较蛞来伟?吸收反射鏡3、濾光片4和CCD芯片5，同軸標定傳感器之前，激光還依次經(jīng)過投射反射鏡1和聚焦透鏡2。由于激光為多束，所以其中的投射反射鏡1、聚焦透鏡2可以為多個，吸收反射鏡3設計為空心環(huán)形，所述吸收反射鏡3為對被標定激光8中的基頻激光和二倍頻激光全吸收的玻璃，所述吸收反射鏡3表面鍍有對被標定激光8的三倍頻激光高反膜，對三倍頻激光的反射率為95 %以上，同時基頻激光和二倍頻激光反射率約為4%，所述濾光片4為對被標定激光8的三倍頻激光部分吸收的玻璃，所述濾光片4對三倍頻激光的透過率為50%，少量被吸收反射鏡3反射至濾光片4的基頻激光和二倍頻激光，濾波片4再次進行吸收，達到完全濾除基頻激光和二倍頻激光的目的。如果不將基頻激光和二倍頻激光濾除，在CCD芯片5上會同時出現(xiàn)基頻激光、二倍頻激光和三倍頻激光的焦斑，只有三倍頻激光用于慣性約束聚變的打靶，因此，基頻激光和二倍頻激光的焦斑會嚴重影響CCD芯片5的檢測結(jié)果。同時，用于打靶的被標定激光8能量均較高，如果直接用于標定，可能會超過CCD芯片5的損傷閾值，造成CCD芯片5的損壞，因此本發(fā)明利用吸收反射鏡3吸收基頻激光和二倍頻激光，去除兩者對最終檢測結(jié)果的影響，利用濾光片4部分吸收三倍頻激光，以降低被標定激光8的能量，避免CCD芯片5損傷。本發(fā)明選取濾光片4對三倍頻激光的透過率為50%，即聚焦到CCD芯片5上三倍頻激光能量約為0.5微焦，CCD芯片5可以對該能量級的激光光斑進行處理。濾光片4對三倍頻激光的透過率為50 %是因為:若透過率過低，則透過的三倍頻激光較少，在CCD芯片5上成像效果較差，造成光斑邊界不清楚等問題;如果透過率過高，三倍頻激光出現(xiàn)偶然能量偏高時，就會損傷CCD芯片5。利用所述CCD芯片5的像面與靶室6的中心相對于所述吸收反射鏡3共軛，SPC⑶芯片5的像面中心與靶室6中心的連線垂直于吸收反射鏡3，并且其連線的中點位于吸收反射鏡3上，這種共軛設置能夠?qū)崿F(xiàn)精確的同軸標定，從CCD芯片5上得到的兩焦斑的間距和大小即可反映打靶時兩激光的實際情況，簡化調(diào)節(jié)過程，避免調(diào)節(jié)過程中的繁瑣計算。
[0022]本發(fā)明將濾光片4設置在吸收反射鏡3和CCD芯片5之間，這樣設置的目的是:被標定激光8經(jīng)過聚焦透鏡2之后，光束口徑由大變小，將濾光片4設置在吸收反射鏡3和CCD芯片5之間，濾光片4不僅可以實現(xiàn)吸收被標定激光8的作用，還能夠明顯減小濾光片4的口徑，降低成本，簡化濾光片4的安裝過程。
[0023]濾光片4采用ZWB2材料，厚度為3-4_，面平行度小于5"，面型精度的PV值小于λ/5，λ為被標定激光8的波長。濾光片4通過膠粘在支座上，支座通過螺釘與CCD芯片4的外殼連接，便于拆除和更換。吸收反射鏡3選擇ZWB2玻璃，吸收反射鏡3的外徑196mm，內(nèi)徑34mm，厚度8_，面型精度的PV值小于λ/5。
[0024]另，本發(fā)明還提供一種利用上述的同軸標定傳感器進行激光標定的方法，包括:經(jīng)過投射反射鏡1和聚焦透鏡2后的被標定激光8入射到吸收反射鏡3，吸收反射鏡3對被標定激光8中的基頻激光和二倍頻激光全吸收，由于吸收反射鏡3表面鍍有三倍頻激光高反膜，因此吸收反射鏡3將三倍頻激光反射至濾光片4，同時少量基頻激光和二倍頻激光也被反射至濾光片4，濾光片4對三倍頻激光部分吸收，對基頻激光和二倍頻激光全部吸收之后，剩余的三倍頻激光入射至CCD芯片5，CCD芯片5采集三倍頻激光的焦斑，然后采集模擬激光7的焦斑，通過測量兩者之間的位置偏差來計算被標定激光8與模擬激光7的同軸偏差，調(diào)整模擬激光7指向，使其與被標定激光8焦斑位置重合，從而實現(xiàn)被標定激光8和模擬激光7的精確同軸。同時，通過調(diào)節(jié)模擬激光源匹配透鏡使其焦斑大小與被標定激光8相同，從而實現(xiàn)與被標定激光8的同波面。
[0025]利用本發(fā)明的傳感器和標定方法，實現(xiàn)了被標定激光和模擬激光的精確同軸和同波面，同軸精度在1個像素(相當于4微米)誤差范圍內(nèi)，同波面精度在4微米范圍內(nèi)。
[0026]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術(shù)人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【主權(quán)項】
1.一種同軸標定傳感器，其特征在于，沿激光傳輸?shù)姆较蛞来伟?吸收反射鏡、濾光片和CCD芯片，所述吸收反射鏡為對基頻激光和二倍頻激光全吸收的玻璃，所述吸收反射鏡表面鍍有三倍頻激光高反膜，所述濾光片為對三倍頻激光部分吸收的玻璃。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸標定傳感器，其特征在于，所述CCD芯片的像面與靶室中心相對于所述吸收反射鏡共軛。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸標定傳感器，其特征在于，所述濾光片對三倍頻激光的透過率為50 %。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的同軸標定傳感器，其特征在于，所述濾光片的厚度為3-4mm ο5.—種利用權(quán)利要求1-4任一所述的同軸標定傳感器進行激光標定的方法，其特征在于，包括:經(jīng)過聚焦透鏡后的被標定激光入射到吸收反射鏡，吸收反射鏡對被標定激光中的基頻激光和二倍頻激光吸收，并將三倍頻激光反射至濾光片，濾光片對三倍頻激光部分吸收之后，剩余的三倍頻激光入射至CCD芯片，CCD芯片采集三倍頻激光的焦斑，然后采集模擬激光的焦斑，通過計算被標定激光和模擬激光之間的位置偏差對模擬激光進行調(diào)整。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的進行激光標定的方法，其特征在于，所述濾光片對三倍頻激光的透過率為50 %。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同軸標定傳感器及其進行激光標定的方法，沿激光傳輸?shù)姆较蛞来伟ǎ何辗瓷溏R、濾光片和CCD芯片，所述吸收反射鏡為對基頻激光和二倍頻激光全吸收的玻璃，所述吸收反射鏡表面鍍有三倍頻激光高反膜，所述濾光片為對三倍頻激光部分吸收的玻璃，該裝置和方法簡單易行，操作方便，特別適用于大型激光驅(qū)動器高精度激光打靶技術(shù)領域的甚多束激光靶面同軸標定。
【IPC分類】G01B11/00
【公開號】CN105423922
【申請?zhí)枴緾N201511008670
【發(fā)明人】向勇, 王芳, 韓偉, 馮斌, 李富全, 王禮權(quán), 李恪宇, 敬域堃
【申請人】中國工程物理研究院激光聚變研究中心
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月29日