一种多程放大激光系统小孔孔像的获取装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种多程放大激光系统小孔孔像的获取装置，属于激光设备技术领域，所述获取装置包括放大系统和监测设备，沿着激光传输方向，所述放大系统依次包括空间滤波小孔阵列一和空间滤波小孔阵列二，所述空间滤波小孔阵列一处设置有光束反射器，所述光束反射器包括入射面、第一反射面和第二反射面，所述入射面与激光光路设置为近垂直结构，所述激光经第一反射面反射至第二反射面形成纵向位移，所述纵向位移等于空间滤波小孔阵列一中初程小孔至末程小孔的纵向距离，本实用新型专利技术可以避免多程放大激光系统中多级空间滤波小孔阵列对孔像带来的影响，孔像边沿清晰度高，孔像轮廓规整，获得形心位置的精度高。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于激光设备
，具体地说涉及一种多程放大激光系统小孔孔像的获取装置。
技术介绍
高功率多程放大激光器是一类复杂的光学系统，包含大量光学元器件和相应的机械支撑、调整机构等。对于调整完毕的高功率多程放大激光系统光路而言，元器件位置虽已固定，但由于工作环境的温度变化、空调系统气流扰动、机械结构蠕变、地基和支撑架微振动以及其他随机因素的影响，光束通常会偏离原定光路。因此，每次发射前均需要对系统光路进行快速的校准。光路的快速校准通常称为自动准直，其基于“两点确定一线”的基本原则，逐段检测光束位置、方向与基准的偏差，调整光路中的反射镜，使光束恢复到原定光路上。基准获取是进行光路自动准直的基础，通常分为远场基准和近场基准，远场决定激光束指向，近场决定激光束的横向偏移。高功率多程放大激光系统通常由放大器、空间滤波器以及反射镜等组成。空间滤波器由共焦的两个透镜及放置在焦平面的空心滤波小孔构成，小孔对焦斑的旁瓣进行阻挡并抑制，实现激光束空间频率的低通滤波，控制激光束高频成分的非线性增长，同时完成激光束的像传递和扩束等功能。由于空间滤波器小孔位置的激光功率密度极高，该位置的光束偏移将导致激光与滤波小孔直接作用，损坏滤波小孔，并由于等离子堵孔效应等产生有害的反向激光束。因此，通常将能量最大的末程空间滤波器小孔中心作为多程放大激光系统的远场基准，通过前级滤波器小孔与后级滤波器小孔的共心耦合，并控制激光束在小孔位置的偏差，保证激光束顺利通过各级空间滤波小孔阵列。为了实现多程放大激光系统的自动准直，必须首先获取末程大能量空间滤波器小孔的中心，并以此作为远场基准。目前，有两种方法来获得空间滤波小孔阵列的孔像：一是在空间滤波小孔阵列前架设准直光源，并使光源传输至小孔位置时的光斑能覆盖整个小孔，然后通过光束照明小孔，并采用共轭成像方式获取小孔孔像，该方法直接、准确，但是需要外接光源，同时对光源接口配置也有相应的技术要求，成本高且结构复杂。二是利用注入多程放大激光系统的前级重频光源，首先对光源进行发散，使光斑能覆盖空间滤波器小孔，通过共轭成像获取小孔轮廓，不过由于前级注入光将通过多级滤波孔到达光学传感器，携带了光束与多级滤波小孔相互作用的信息，这种方式要求末程滤波小孔衍射极限倍数小于或等于前级滤波孔，否则无法获得末程空间滤波小孔阵列的孔像，另外，该方式还需要先完成各级滤波小孔的耦合，再进行孔像获取，否则获得的孔像将为各级小孔孔像的相交，无法提供准确的远场基准，通过图像处理获得的孔像形心与孔实际中心的偏差增大。
技术实现思路
针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种多程放大激光系统小孔孔像的获取装置。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种多程放大激光系统小孔孔像的获取装置，包括放大系统和监测设备，沿着激光传输方向，所述放大系统依次包括空间滤波小孔阵列一和空间滤波小孔阵列二，所述空间滤波小孔阵列一处设置有光束反射器，所述光束反射器包括入射面、第一反射面和第二反射面，所述入射面与激光光路设置为近垂直结构，所述激光经第一反射面反射至第二反射面形成纵向位移，所述纵向位移与空间滤波小孔阵列一中初程小孔至末程小孔的纵向距离匹配。进一步，所述入射面与垂直方向的夹角为1.4°～5.1°或-5.1°～-1.4°。进一步，所述光束反射器设置为等腰直角棱镜，其斜边作为入射面，其两条直角边分别作为第一反射面和第二反射面。进一步，所述空间滤波小孔阵列一处设置焦距为f0的注入透镜，注入激光光束口径为D0，且所述空间滤波小孔阵列一的初程小孔位于注入透镜的焦点处，所述空间滤波小孔阵列一、空间滤波小孔阵列二之间依次设置焦距为f1的透镜一和焦距为f2的透镜二，则空间滤波小孔阵列一中末程小孔处的光斑尺寸为D1，且其中，S为激光由空间滤波小孔阵列一的初程小孔折返至末程小孔的等效传输距离，所述空间滤波小孔阵列一切换为大孔状态时，其直径为d11，所述空间滤波小孔阵列一切换为滤波孔状态时，其直径为d12，且d12<D1。进一步，所述入射面至空间滤波小孔阵列一的间距为L，空间滤波小孔阵列一中初程小孔至末程小孔的纵向距离为a，第一反射面和第二反射面的长度均为b，且所述纵向位移为c，且其中，α为激光入射到第一反射面的入射角，β为第一反射面对激光的折射角，且α等于入射面与垂直方向的夹角，n为等腰直角棱镜介质材料对激光的折射率。进一步，进一步，所述空间滤波小孔阵列一切换为大孔状态时，所述空间滤波小孔阵列二中末程小孔处的光斑尺寸为D2，且所述空间滤波小孔阵列二切换为大孔状态时，其直径为d21，所述空间滤波小孔阵列二切换为滤波孔状态时，其直径为d22，且d22<D2，本技术的有益效果是：1、本技术可以直接对单个末程小孔进行孔像获取，避免多程放大激光系统中多级空间滤波小孔阵列对孔像带来的影响，孔像边沿清晰度高，孔像轮廓规整，获得形心位置的精度高，同时，本技术对各级空间滤波小孔阵列的衍射极限倍数是否一致不作要求，可以获取任意尺寸配置的小孔孔像，实用性强。2、本技术只需在光路中配置一个等腰直角棱镜，即可完成小孔孔像的获取操作，配置简单，造价便宜，操作方便，特别适合用于高功率多程放大激光系统的小孔孔像获取。3、本技术通过对入射面与激光光路的夹角进行优选，既不影响激光光路的基本方向及传输效率，又能避免入射面处的剩余返回激光形成鬼光束，从而避免鬼光束对各元件的损坏。4、本技术既能保证激光光束完全覆盖滤波孔，对滤波孔直接进行照明，又能保证激光光束直接穿过大孔不被阻挡，提高小孔形心位置的测量精度。附图说明图1是本技术的整体结构示意图；图2是本技术的激光光路示意图；图3(a)是采用本技术采集的空间滤波小孔阵列二的末程小孔孔像；(b)是采用
技术介绍
中第二种孔像获取方法采集的空间滤波小孔阵列二的末程小孔孔像；图4(a)是图3(a)的孔像轮廓图；(b)是图3(b)的孔像轮廓图；图5(a)是采用本技术采集的空间滤波小孔阵列一的末程小孔孔像；(b)是采用
技术介绍
中第二种孔像获取方法采集的空间滤波小孔阵列一的末程小孔孔像；图6(a)是图5(a)的孔像轮廓图；(b)是图5(b)的孔像轮廓图。附图中：第一级放大器1、第二级放大器2、空间滤波小孔阵列一3、空间滤波小孔阵列二4、透镜一5、透镜二6、光束反射器7、入射面71、第一反射面72、第二反射面73、注入透镜8、透镜三9、透镜四10、腔镜11、监测设备12、激光13、注入反射镜14；图2中，箭头方向表示激光13的传输方向，d1、d2、d3分别表示激光13由入射面71至第一反射面72、第一反射面72至第二反射面73、第二反射面73至入射面71的等效传输距离，a表示空间滤波小孔阵列一3中初程小孔至末程小孔的纵向距离，b表示第一反射面72和第二反射面73的长度，L表示入射面71至空间滤波小孔阵列一3的间距，α为激光13入射到第一反射面72的入射角，β为第一反射面72对激光13的折射角。具体实施方式为了使本领域的人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合本技术的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多程放大激光系统小孔孔像的获取装置，包括放大系统和监测设备，沿着激光传输方向，所述放大系统依次包括空间滤波小孔阵列一和空间滤波小孔阵列二，其特征在于：所述空间滤波小孔阵列一处设置有光束反射器，所述光束反射器包括入射面、第一反射面和第二反射面，所述入射面与激光光路设置为近垂直结构，所述激光经第一反射面反射至第二反射面形成纵向位移，所述纵向位移与空间滤波小孔阵列一中初程小孔至末程小孔的纵向距离匹配。

【技术特征摘要】
1.一种多程放大激光系统小孔孔像的获取装置，包括放大系统和监测设备，沿着激光传输方向，所述放大系统依次包括空间滤波小孔阵列一和空间滤波小孔阵列二，其特征在于：所述空间滤波小孔阵列一处设置有光束反射器，所述光束反射器包括入射面、第一反射面和第二反射面，所述入射面与激光光路设置为近垂直结构，所述激光经第一反射面反射至第二反射面形成纵向位移，所述纵向位移与空间滤波小孔阵列一中初程小孔至末程小孔的纵向距离匹配。2.根据权利要求1所述的一种多程放大激光系统小孔孔像的获取装置，其特征在于：所述入射面与垂直方向的夹角为1.4°～5.1°或-5.1°～-1.4°。3.根据权利要求2所述的一种多程放大激光系统小孔孔像的获取装置，其特征在于：所述光束反射器设置为等腰直角棱镜，其斜边作为入射面，其两条直角边分别作为第一反射面和第二反射面。4.根据权利要求3所述的一种多程放大激光系统小孔孔像的获取装置，其特征在于：所述空间滤波小孔阵列一处设置焦距为f0的注入透镜，注入激光光束口径为D0，且所述空间滤波小孔阵列一的初程小孔位于注入透镜的焦点处，所述空间滤波小孔阵列一、空间滤波小孔阵列二之间依次设置焦距为f1的透镜一和焦距为f2的透...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁强，张鑫，王德恩，代万俊，杨英，胡东霞，周维，赵军普，张晓璐，薛峤，曾发，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川;51