一种大口径光栅脉冲压缩器姿态的调节方法技术

本发明专利技术公开了一种大口径光栅脉冲压缩器姿态的调节方法，该方法包括以下步骤：步骤1、建立基准光路；步骤2、第一大口径光栅姿态的调节，通过第一楔板和第二楔板的调节，完成第一大口径光栅的方位旋转、俯仰旋转、面内旋转；步骤3、第二大口径光栅姿态的调节，通过第三楔板和第四楔板的调节，完成第二大口径光栅的方位旋转、俯仰旋转、面内旋转；步骤4、第三大口径光栅姿态的调节，通过第一楔板和第二楔板的调节，完成第三大口径光栅的方位旋转、俯仰旋转、面内旋转；步骤5、第四大口径光栅姿态的调节，通过第三楔板和第四楔板的调节，完成第四大口径光栅的方位旋转、俯仰旋转、面内旋转。本发明专利技术大口径光栅姿态的调节精度可达数个μrad量级。

【技术实现步骤摘要】
一种大口径光栅脉冲压缩器姿态的调节方法
本专利技术属于超短超强激光领域，特别是啁啾脉冲放大系统或光参量啁啾脉冲放大系统中一种大口径光栅脉冲压缩器姿态的调节方法。
技术介绍
超短超强激光系统一直是高功率激光领域研究者追求的核心目标之一，其主要功能是为高能密度物理、核物理、强场物理等众多研究领域创造前所未有的极端物态条件。超短超强脉冲激光通常采用啁啾脉冲放大技术，该技术的核心思想为：将振荡器输出的飞秒量级种子脉冲通过展宽器变换为纳秒量级的啁啾脉冲；然后通过光参量放大、钕玻璃或钛宝石等增益介质放大等过程实现纳秒啁啾脉冲的能量放大；最后采用脉冲压缩器将纳秒啁啾脉冲压缩为飞秒或皮秒级超短超强激光。啁啾脉冲放大技术有效地规避了放大过程中的增益介质损伤问题和非线性效应，能够有效地从放大器中抽取储能，实现高增益放大输出。脉冲压缩是啁啾脉冲放大技术的关键环节，超短超强激光系统中的脉冲压缩器一般由两对相互平行的大口径光栅组成，每块光栅的尺寸达数百毫米甚至米量级。光栅对若存在一定的不平行度，将引入额外的角色散，导致压缩脉冲的时域信噪比变差、聚焦焦斑弥散而增大，从而使得聚焦功率密度降低。为实现超短超强激光脉冲的输出，对大口径光栅脉冲压缩器进行精密调节是十分必要和紧迫的。压缩器中每块光栅具有的三维角度需精密调节，包括方位旋转、俯仰旋转和面内旋转，如图2所示。目前，国内外研究人员对大口径光栅脉冲压缩器的调节大都采用间接的方法，通过对压缩器的各阶色散进行拟合计算后得出色散偏差量，从而指导压缩器调节，包括光谱干涉法、移相法、脉宽加远场焦斑法等。然而，这类方法所需的配套测量仪器价格昂贵且压缩器的调节精度依赖于拟合精度。另外，人们也提出了一些方法用来分别调节压缩器光栅的三维角度旋转，但调节精度较低。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种大口径光栅脉冲压缩器姿态的调节方法，本专利技术具有简单直接、三维角度可精确解耦、调节精度高等优点。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种大口径光栅脉冲压缩器姿态的调节方法，该方法包括以下步骤：步骤1，建立基准光路，所述基准光路包括第一激光器、第二激光器、合束器、第一透镜、第二透镜、分束器、角锥棱镜、第三透镜、物镜、CCD和显示器，所述第一激光器和第二激光器的波长分别为λ1、λ2，所述λ1>λ2，所述第一激光器和第二激光器发出的光束分别经合束器透射、反射后成为同轴光束，所述同轴光束通过第一透镜、第二透镜构成的扩束系统后，光束口径增大成为扩束光，所述扩束光经分束器透射后光轴与大口径光栅脉冲压缩器使用时主激光脉冲的光轴平行，扩束光入射到角锥棱镜；经角锥棱镜的反射光通过分束器反射后，依次通过第三透镜、物镜后，成像到CCD上，所述CCD与显示器连接；所述第一激光器、第二激光器在所述显示器上形成的两个光斑重合，所述重合的光斑位于显示器屏幕中央，以显示器屏幕的中心点作为大口径光栅脉冲压缩器姿态调节的基准点；步骤2，第一大口径光栅姿态的调节，所述第一大口径光栅姿态的调节包括以下步骤：2a)，移出角锥棱镜，移入水平旋转台，在水平旋转台放置第一楔板，所述第一楔板的楔角为α1，α1满足如下关系：所述第一楔板的直角面镀有反射膜，镀有反射膜的直角面正对入射光的入射方向，旋转水平旋转台，使第一楔板的直角面的反射光在显示器上的光斑中心与基准点重合；光束经第一楔板后，光束传输方向发生偏转，扩束光入射到第一大口径光栅上，第一大口径光栅对于波长λ1而言为利特罗角入射，第一大口径光栅的λ1衍射光沿原光路方向返回，调节第一大口径光栅的方位旋转，使得第一大口径光栅的λ1衍射光在显示器上的光斑的中心位于显示器屏幕的中垂线上，完成第一大口径光栅方位旋转的调节；2b)，观察λ1衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第一大口径光栅(15)的面内旋转，使得λ1衍射光斑中心与基准点重合；2c)，移出第一楔板，移入第二楔板，第二楔板的楔角为α2，α2满足如下关系：所述第二楔板的直角面镀有反射膜，镀有反射膜的直角面正对入射光的入射方向，旋转水平旋转台，使第二楔板的直角面的反射光在显示器上的光斑中心与基准点重合；扩束光经第二楔板后，光束传输方向发生偏转，扩束光入射到第一大口径光栅上，第一大口径光栅对于波长λ2而言为利特罗角入射，第一大口径光栅的λ2衍射光沿原光路方向返回，观察λ2衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第一大口径光栅的俯仰旋转，使得λ2衍射光斑中心与基准点重合；2d)，移出第二楔板，移入第一楔板，旋转水平旋转台，使第一楔板(13)直角面的反射光在显示器上的光斑中心与基准点重合，调节第一大口径光栅的面内旋转，使得λ1衍射光斑中心与基准点重合；移出第一楔板，移入第二楔板，旋转水平旋转台，使第二楔板直角面的反射光在显示器上的光斑中心与基准点重合，调节第一大口径光栅的俯仰旋转，使得λ2衍射光斑中心与基准点重合；2e)，重复步骤2d)的方法，直至当用第一楔板调节的λ1衍射光斑中心与基准点重合，并且当用第二楔板调节的λ2衍射光斑中心与基准点重合时，完成第一大口径光栅方位旋转、俯仰旋转、面内旋转的调节；步骤3，第二大口径光栅姿态的调节，所述第二大口径光栅姿态的调节包括以下步骤：3a)，第一大口径光栅后移入水平旋转台，在水平旋转台上放置第三楔板，第三楔板的楔角为α3，α3满足如下关系：第三楔板的直角面镀有反射膜，镀有反射膜的直角面正对入射光的入射方向，旋转水平旋转台，使第三楔板直角面的反射光在显示器上的光斑中心与基准点重合；光束经第三楔板后传输方向发生偏转，光束入射到第二大口径光栅上，第二大口径光栅对于波长λ1为利特罗角入射，其衍射光沿原光路方向返回，调节第二大口径光栅的方位旋转，使得第二大口径光栅的λ1衍射光在显示器上的光斑中心位于显示器屏幕的中垂线上，完成第二大口径光栅方位旋转的调节；3b)，观察λ1衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第二大口径光栅的面内旋转，使得λ1衍射光斑中心与基准点重合；3c)，移出第三楔板，移入第四楔板，第四楔板的楔角为α4，α4满足如下关系：光束经第四楔板后，光束传输方向发生偏转，入射到第二大口径光栅上，第二大口径光栅对于波长λ2为利特罗角入射，其衍射光沿原光路方向返回，观察λ2衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第二大口径光栅的俯仰旋转，使得λ2衍射光斑中心与基准点重合；3d)，移出第四楔板，移入第三楔板，旋转水平旋转台，使第三楔板直角面的反射光在显示器上的光斑与基准点重合，调节第二大口径光栅的面内旋转，使得λ1衍射光斑中心与基准点重合；移出第三楔板，移入第四楔板，旋转水平旋转台，使第四楔板直角面的反射光在显示器上的光斑与基准点重合，调节第二大口径光栅的俯仰旋转，使得λ2衍射光斑中心与基准点重合；3e)，重复步骤3d)的方法，直至当用第三楔板调节的λ1衍射光斑中心与基准点重合，并且当用第四楔板调节的λ2衍射光斑中心与基准点重合时，完成第二大口径光栅方位旋转、俯仰旋转、面内旋转的调节；步骤4，第三大口径光栅姿态的调节，所述第三大口径光栅姿态的调节包括以下步骤：4a)，第二大口径光栅后移入水平旋转台，在水平旋转台放置第一楔板，旋转水平旋转台，使第一楔板的直角面的反射光在显示器上的光斑中心与基准点重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大口径光栅脉冲压缩器姿态的调节方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1，建立基准光路，所述基准光路包括第一激光器(1)、第二激光器(2)、合束器(3)、第一透镜(4)、第二透镜(5)、分束器(6)、角锥棱镜(7)、第三透镜(8)、物镜(9)、CCD(10)和显示器(11)，所述第一激光器(1)和第二激光器(2)的波长分别为λ1、λ2，所述λ1>λ2，所述第一激光器(1)和第二激光器(2)发出的光束分别经合束器(3)透射、反射后成为同轴光束，所述同轴光束通过第一透镜(4)、第二透镜(5)构成的扩束系统后，光束口径增大成为扩束光，所述扩束光经分束器(6)透射后光轴与大口径光栅脉冲压缩器使用时主激光脉冲的光轴平行，扩束光入射到角锥棱镜(7)；经角锥棱镜(7)的反射光通过分束器(6)反射后，依次通过第三透镜(8)、物镜(9)后，成像到CCD(10)上，所述CCD(10)与显示器(11)连接；所述第一激光器(1)、第二激光器(2)在所述显示器上形成的两个光斑重合，所述重合的光斑位于显示器屏幕中央，以显示器屏幕的中心点作为大口径光栅脉冲压缩器姿态调节的基准点；步骤2，第一大口径光栅(15)姿态的调节，所述第一大口径光栅姿态的调节包括以下步骤：2a)，移出角锥棱镜(7)，移入水平旋转台(12)，在水平旋转台(12)放置第一楔板(13)，所述第一楔板(13)的楔角为α1，α1满足如下关系：...

【技术特征摘要】
1.一种大口径光栅脉冲压缩器姿态的调节方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1，建立基准光路，所述基准光路包括第一激光器(1)、第二激光器(2)、合束器(3)、第一透镜(4)、第二透镜(5)、分束器(6)、角锥棱镜(7)、第三透镜(8)、物镜(9)、CCD(10)和显示器(11)，所述第一激光器(1)和第二激光器(2)的波长分别为λ1、λ2，所述λ1>λ2，所述第一激光器(1)和第二激光器(2)发出的光束分别经合束器(3)透射、反射后成为同轴光束，所述同轴光束通过第一透镜(4)、第二透镜(5)构成的扩束系统后，光束口径增大成为扩束光，所述扩束光经分束器(6)透射后光轴与大口径光栅脉冲压缩器使用时主激光脉冲的光轴平行，扩束光入射到角锥棱镜(7)；经角锥棱镜(7)的反射光通过分束器(6)反射后，依次通过第三透镜(8)、物镜(9)后，成像到CCD(10)上，所述CCD(10)与显示器(11)连接；所述第一激光器(1)、第二激光器(2)在所述显示器上形成的两个光斑重合，所述重合的光斑位于显示器屏幕中央，以显示器屏幕的中心点作为大口径光栅脉冲压缩器姿态调节的基准点；步骤2，第一大口径光栅(15)姿态的调节，所述第一大口径光栅姿态的调节包括以下步骤：2a)，移出角锥棱镜(7)，移入水平旋转台(12)，在水平旋转台(12)放置第一楔板(13)，所述第一楔板(13)的楔角为α1，α1满足如下关系：所述第一楔板(13)的直角面镀有反射膜，镀有反射膜的直角面正对入射光的入射方向，旋转水平旋转台(12)，使第一楔板(13)的直角面的反射光在显示器(11)上的光斑中心与基准点重合；光束经第一楔板(13)后，光束传输方向发生偏转，扩束光入射到第一大口径光栅(15)上，第一大口径光栅(15)对于波长λ1而言为利特罗角入射，第一大口径光栅(15)的λ1衍射光沿原光路方向返回，调节第一大口径光栅(15)的方位旋转，使得第一大口径光栅(15)的λ1衍射光在显示器上的光斑的中心位于显示器屏幕的中垂线上，完成第一大口径光栅(15)方位旋转的调节；2b)，观察λ1衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第一大口径光栅(15)的面内旋转，使得λ1衍射光斑中心与基准点重合；2c)，移出第一楔板(13)，移入第二楔板(14)，第二楔板(14)的楔角为α2，α2满足如下关系：所述第二楔板(14)的直角面镀有反射膜，镀有反射膜的直角面正对入射光的入射方向，旋转水平旋转台(12)，使第二楔板(14)的直角面的反射光在显示器(11)上的光斑中心与基准点重合；扩束光经第二楔板(14)后，光束传输方向发生偏转，扩束光入射到第一大口径光栅(15)上，第一大口径光栅(15)对于波长λ2而言为利特罗角入射，第一大口径光栅(15)的λ2衍射光沿原光路方向返回，观察λ2衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第一大口径光栅(15)的俯仰旋转，使得λ2衍射光斑中心与基准点重合；2d)，移出第二楔板(14)，移入第一楔板(13)，旋转水平旋转台(12)，使第一楔板(13)直角面的反射光在显示器(11)上的光斑中心与基准点重合，调节第一大口径光栅(15)的面内旋转，使得λ1衍射光斑中心与基准点重合；移出第一楔板(13)，移入第二楔板(14)，旋转水平旋转台(12)，使第二楔板(14)直角面的反射光在显示器(11)上的光斑与基准点重合，调节第一大口径光栅(15)的俯仰旋转，使得λ2衍射光斑中心与基准点重合；2e)，重复步骤2d)的方法，直至当用第一楔板(13)调节的λ1衍射光斑中心与基准点重合，并且当用第二楔板(14)调节的λ2衍射光斑中心与基准点重合时，完成第一大口径光栅(15)方位旋转、俯仰旋转、面内旋转的调节；步骤3，第二大口径光栅(18)姿态的调节，所述第二大口径光栅姿态的调节包括以下步骤：3a)，第一大口径光栅(15)后移入水平旋转台(12)，在水平旋转台(12)上放置第三楔板(16)，第三楔板(16)的楔角为α3，α3满足如下关系：第三楔板(16)的直角面镀有反射膜，镀有反射膜的直角面正对入射光的入射方向，旋转水平旋转台(12)，使第三楔板(16)直角面的反射光在显示器(11)上的光斑中心与基准点重合；光束经第三楔板(16)后传输方向发生偏转，光束入射到第二大口径光栅(18)上，第二大口径光栅(18)对于波长λ1为利特罗角入射，其衍射光沿原光路方向返回，调节第二大口径光栅(18)的方位旋转，使得第二大口径光栅(18)的λ1衍射光在显示器上的光斑中心位于显示器屏幕的中垂线上，完成第二大口径光栅(18)方位旋转的调节；3b)，观察λ1衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第二大口径光栅(18)的面内旋转，使得λ1衍射光斑中心与基准点重合；3c)，移出第三楔板(16)，移入第四楔板(17)，第四楔板(17)的楔角为α4，α4满足如下关系：光束经第四楔板(17)后，光束传输方向发生偏转，入射到第二大口径光栅(18)上，第二大口径光栅(18)对于波长λ2为利特罗角入射，其衍射光沿原光路方向返回，观察λ2衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第二大口径光栅(18)的俯仰旋转，使得λ2衍射光斑中心与基准点重合；3d)，移出第四楔板(17)，移入第三楔板(16)，旋转水平旋转台(12)，使第三楔板(16)...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔勇，夏兰，高妍琦，李大为，杨朋千，王韬，徐光，季来林，单炯，饶大幸，杜鹏远，赵晓晖，曹兆栋，李小莉，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31