【技术实现步骤摘要】
基于闪耀光栅拼接技术的检测结构及其拼接误差调整方法
本申请属于光学测量领域,本专利技术涉及一种基于闪耀光栅拼接技术的检测结构及其拼接误差调整方法。特别是一种大尺寸拼接光栅衍射波前拼接检测及其校正方法范围。
技术介绍
随着现代技术发展和科学进步,对于自然界探知手段及其能力的需要越来越高,在天文物理学和高能脉冲激光等特殊研究领域对大口径平面衍射光栅的需求越来越急迫。天文领域中,随着望远镜口径的增大,必须配备相应的大尺寸分光元件—光栅,才能有效实现望远镜的高分辨率、高精度及高稳定性探测,而对于后者,惯性约束核聚变(ICF)为解决国际上普遍存在着能源危机,提供有效的途径,其技术前提是需要大口径的脉冲压缩光栅通过啁啾脉冲放大原理产生高能量的激光脉冲。以上方面不仅可应用于民用,在军事上和国防上也具有极大的应用价值,因此对技术的核心元件——大口径的光栅,一直是处于禁运状态。对于大口径光栅制作,可主要方案分为采用单块光栅的大尺寸和拼接技术。由于生产m量级尺寸单个光栅存在着较大的技术难题:如衍射波前难以控制、杂散光严重、制作和复制过程中缺乏有效的控制手段和相应的设备,所以国际上通常采用拼接技术实现m级尺寸光栅。实现多个子块光栅拼接而成的大尺寸光栅,高精度的拼接检测误差检测技术的发展是实现高稳定性、高精度拼接光栅的前提。现有技术中拼接光栅检测手段包括干涉检测和光场能量检测。光场能量检测主要是根据检测由于存在的拼接误差而产生的光斑能量分布变化进行调节,分析过程复杂且调节精度较低,并且在入射光存在波前像差条件下对光斑 ...
【技术保护点】
1. 一种基于闪耀光栅拼接技术的检测结构,其特征在于,设有两个不同波长的激光光源,激光光源A与激光光源B发出的激光经过准直扩束系统后,由半反半透镜分成两束,分别形成衍射m级检测条纹及0级检测条纹,衍射m级检测条纹是由经分光棱镜反射到标准反射镜反射后到达CCD A的光束,与入射光束透过分光棱镜到达拼接光栅后自准直反射的光束经半反半透镜反射后到达CCD A的两束光束在CCD A上形成干涉条纹; 0级检测条纹是由半反半透镜分出的另一束经反射镜、分光棱镜入射到拼接光栅上反射再经分光棱镜反射到CCD B上的光束与入射光束经分光棱镜反射后在标准反射镜上反射到CCD B上的光束干涉形成的条纹;CCD A与CCD B的输出经计算机数据处理系统分别接入驱动装置A、驱动装置B;光栅拼接结构由两个相同的光栅组成,其中基准光栅A,提前放置好理想的位置,调整光栅B作为需要调节的光栅,在驱动装置A和驱动装置B的指令下,使调整光栅B严格的和基准光栅A拼接。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于闪耀光栅拼接技术的检测结构,其特征在于,设有两个不同波长的激光光源,激光光源A与激光光源B发出的激光经过准直扩束系统后,由半反半透镜分成两束,分别形成衍射m级检测条纹及0级检测条纹,衍射m级检测条纹是由经分光棱镜反射到标准反射镜反射后到达CCDA的光束,与入射光束透过分光棱镜到达拼接光栅后自准直反射的光束经半反半透镜反射后到达CCDA的两束光束在CCDA上形成干涉条纹;0级检测条纹是由半反半透镜分出的另一束经反射镜、分光棱镜入射到拼接光栅上反射再经分光棱镜反射到CCDB上的光束与入射光束经分光棱镜反射后在标准反射镜上反射到CCDB上的光束干涉形成的条纹;CCDA与CCDB的输出经计算机数据处理系统分别接入驱动装置A、驱动装置B;光栅拼接结构由两个相同的光栅组成,其中基准光栅A,提前放置好理想的位置,调整光栅B作为需要调节的光栅,在驱动装置A和驱动装置B的指令下,使调整光栅B严格的和基准光栅A拼接。
2.根据权利要求1所述的基于闪耀光栅拼接技术的检测结构,其特征在于,所述基准光栅A放置在固定的安装座上,所述调整光栅B放置在调整安装座上,其可调参数主要包括方位角∆θx,∆θy,∆θz,平移∆x和垂直方向移动∆z。
3.根据权利要求1所述的基于闪耀光栅拼接技术的检测结构,其特征在于,所述两个激光光源A、B通过分光棱镜,耦合到检测系统中。
4.根据权利要求1所述的基于闪耀光栅拼接技术的检测结构,其特征在于,所述准直扩束系统将激光光束准直扩束,实现理想准直的、口径较大的探测光束,其探测光束的口径由准直光束的口径决定,而准直光束口径影响拼接光栅上探测视场的大小。
5.根据权利要求1所述的基于闪耀光栅拼接技术的检测结构,其特征在于,所述分束镜为半反半透镜或者分光棱镜,实现光束的分光功能。
6.根据权利要求1所述的基于闪耀光栅拼接技术的检测结构,其特征在于,所述透射光束为拼接光栅m级次波前检测光,反射光束通过反射镜形成拼接光栅的0级检测光。
7.根据权利要求1-6之一所述的基于闪耀光栅拼接技术的检测结构,其特征在于,所述零级检测光和m级次自准直光束入射到拼接光栅的拼缝处,使得检测光平均分布到基准光栅A和调整光栅B上。
8.权利要求1所述的基于闪耀光栅拼接技术的检测结构拼接误差调整方法,其特征在于,步骤如下:
步骤一,手动调节或目视调节:将基准光栅和调节光栅先进行手动调节办法,近似通过目视调节,实现基准光栅和调节光栅的方位角和位移在目视的理想位置;
步骤二,搭建双波长的闪耀光栅拼接结构检测光路,将拼接光栅的整个结构放置在闪耀光栅拼接结构中,该结构中光路检测系统形成的干涉图为0级光干涉图和m级次衍射光干涉图;
双波长光路是指光路中的所需光源为两个激光光源A和激光光源B,其中主调节激光光源A是在检测系统和调节系统中始终使用的光源,而辅助激光光源B则是在检测系统和调节系统中当调节闪耀拼接光栅∆z参数时使用的光源,两个光源同时在系统中调节,完成闪耀光栅的严格拼接;除此之外,整个光路中都是在主激光光源A的入射条件下完成;
其中,0级光干涉图其形成的主要结构为:入射光束经过半反半透镜反射和反射镜后,光束垂直入射到光栅表面,光束经过光栅反射的0级光经过分光棱镜和标准镜反射后入射到CCDB探测器上,与经过反射镜的光束入射到分光棱镜上反射后到CCDB上的光束相互干涉,形成干涉条纹;调节标准镜的方位角控制干涉条纹的周期、方向;m级次光干涉图形成的结构为:经过半反半透镜的准直光在分光棱镜处,透射光入射到拼接光栅上,经拼接光栅自准直衍射后经半反半透镜反射到探测器CCDA上,与入射光经分光镜反射光在标准镜上反射,后经分光镜透射后入射到探测器CCDA上的光束相互干涉,在探测器上形成m级次的干涉条纹或干涉图;
步骤三,将CCDA和CCDB形成的干涉图经过计算机控制程序和驱动装置A、驱动装置B与拼接光栅的调节光栅的调节结构相连,调节结构满足调节光栅的五维调整,分别为:方位角∆θx,∆θy,∆θz,平移∆x和垂直方向移动∆z;驱动装置A为CCDB干涉图所计算的调节数值进行驱动,其驱动方位角为∆θx,∆θy,和垂直方向移动∆z;驱动装置B为CCDA干涉图所计算的调节数值进行驱动,其驱动方位角为∆θz,∆θy,和平移方向移动∆x;
步骤四,在步骤二和步骤三基础上,完成测试系统的基本调试上,进行高精度的基于干涉法的调整:首先对闪耀拼接光栅的零级光束进行调节;首先调节基准光栅的干涉图,由于零级光束的入射光一半光束入射到基准光栅上,因此调节入射到基准光栅上的干涉条纹,其方法是基准光栅A不动,调节标准镜的方位角,...
【专利技术属性】
技术研发人员:韩建,姜明达,张凯,肖东,朱永田,
申请(专利权)人:中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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