激光瞄准定位装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光瞄准定位装置，该装置在激光装置激光发射打靶前，先将激光束进行波前校正，然后将激光光点精确定位到实验靶预先设定的弹着点位置，最后发射激光打靶。本发明专利技术通过保护仓将激光束靶耦合单元和激光波前校正测试单元集成到一体，由保护仓的防护门作为进出通道，激光束靶耦合单元和激光波前校正测试单元的进出运动通过电气控制系统进行互锁安全控制。本发明专利技术的装置具有体积小、结构简单、成本低、装校容易，无需专人定期维护等优点，尤其在激光打靶时能有效自保护，以此实现长期重复使用，特别适用于激光装置真空靶室中，实验靶和靶座体积庞大，打靶时有强电磁干扰、大量高压蒸汽和高速碎片产生的恶劣环境中的激光瞄准定位打靶。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于脉冲激光装置激光瞄靶领域，具体涉及一种放置在真空靶室中的激光瞄准定位装置。
技术介绍
目前，在脉冲激光装置激光打靶前，必须先将激光的焦点精确引导到实验靶预先设定的弹着点位置，然后再发射激光。国内2014.3.26公开过一个专利技术，名称为：模拟靶定位装置，公开号为：CN102486941B，该专利技术涉及一种用于激光核聚变靶室诊断设备的模拟靶定位装置。另外一项是2010.02.17公开的专利技术，名称为：束靶耦合传感器，公开号为：CN100590381C，涉及光电传感器领域。前一项专利技术，模拟靶定位装置可以实现模拟靶的输运和高精度调试靶的功能，无法实现激光和靶的耦合成像；后一项专利技术，束靶耦合传感器，能够很好的实现激光束靶耦合功能，但是无法运输到靶点位置，并且其结构复杂、装配难度大、成本高、容靶空间有限、需要专业人员定期用专用装置(公开号为：CN102721368B束靶耦合传感器离线精密标定装置及标定方法)进行离线标定。在激光装置激光打靶系统中，由于真空靶室内部的靶点附件集中放置了数量众多的各类诊断设备，空间狭小，而且打靶时产生的各种高温溅射物会污染和损坏束靶耦合传感器和定位运动装置，所以激光瞄准定位装置在完成激光高精度瞄准定位功能后，还必须进行有效自我保护，以此实现长期重复使用；所以，该激光瞄准定位装置还必须满足体积小、结构简单、成本低、装校容易，无需专人定期维护等要求，同时还必须兼顾激光波前校正测试单元(波前控制系统的主要设计功能是，在激光装置运行发射准备阶段，快速、精确地完成脉冲激光器静态和动态波前畸变的校正，实现输出光束满足靶面光强控制要求：100微米焦斑内包含≥80％的能量))，这就使上述两项专利技术专利中的装置的应用范围受到限制。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种激光瞄准定位装置，包括：碎片防护仓，其内设置有第一单轨直线运动机构和第二单轨直线运动机构；激光波前校正测试单元，其通过第一单轨直线运动机构驱动并沿第一单轨直线运动机构的轴线伸缩出入碎片防护仓；激光束靶耦合单元，其通过第二单轨直线运动机构驱动并沿第二单轨直线运动机构的轴线伸缩出入碎片防护仓；电气控制系统，其分别连接并控制激光束靶耦合单元、激光波前校正测试单元、第一单轨直线运动机构和第二单轨直线运动机构；其中，在激光打靶前，首先通过控制第一单轨直线运动机构和第二单轨直线运动机构将激光波前校正测试单元和激光束靶耦合单元伸出碎片防护仓，然后依次进行激光波前校正测试复核和激光束靶耦合调试，以确保激光焦斑质量和激光打靶精度。优选的是，所述激光瞄准定位装置还包括：支撑定位部件，其与所述碎片防护仓的后端连接，所述支撑定位部件安装在真空靶球法兰上，且与真空靶球法兰的真空密封；所述支撑定位部件上设置有定位销，其与真空靶室法兰上的定位销孔相匹配实现整个激光瞄准定位装置快速高精度拆装复位功能；所述支撑定位部件上设置有真空航插，其与激光束靶耦合单元、激光波前校正测试单元、第一单轨直线运动机构和第二单轨直线运动机构的线缆连接，并同时连接至电气控制系统。优选的是，所述激光波前校正测试单元安装在支架上，所述支架固定安装在第一单轨直线运动机构的运动滑块上，所述激光波前校正测试单元的线缆放在第一拖链线槽内，第一单轨直线运动机构安装在碎片防护仓的底座上；所述的激光束靶耦合单元安装在顶杆上，且顶杆的顶端突出于激光束靶耦合单元；所述顶杆固定连接在第二单轨直线运动机构的运动滑块上，所述激光束靶耦合单元的线缆放在第二拖链线槽内，第二单轨直线运动机构安装在碎片防护仓的底座上；所述顶杆的顶端设置有第一滚动轴承。优选的是，所述碎片防护仓上设置有防护门，其通过弹簧连接在碎片防护仓上；所述弹簧上设置有防护罩；所述防护门顶端设置第二滚动轴承；防护门由弹簧预紧力始终处于关闭状态，无需额外增加电气元件，并且弹簧自带防护罩，防止弹簧在恶劣环境中受到污染和损伤。优选的是，所述激光束靶耦合单元由LED照明光源、反射铝镜、支撑架、镜头和第一CCD相机构成；所述激光波前校正测试单元由设置在激光入射方向的反射镜、反射镜反射方向的透镜和透镜透射方向的第二CCD相机构成。优选的是，所述激光束靶耦合单元的支撑架为圆柱腔结构，其内均匀分布有三个顶丝Ⅴ，所述三个顶丝Ⅴ可实现前后调节距离为25mm，角度θx的调整范围为360°，θy、θz可以进行微调，每一维角度调节量均±0.5°；所述第一CCD相机与顶杆之间的安装板采用长孔调节方式，使激光束靶耦合单元整体左右位置的调节量为5mm。优选的是，所述激光波前校正测试单元与支架之间设置有五维调整架；所述五维调整架由上、中和下三层板结构，上层板和中层板采用长孔Ⅰ、长孔Ⅱ、顶丝Ⅰ和拉丝Ⅰ的结构实现X、Y两维平移调整；下层板与通过圆弧形槽安装到支架上，其采用了四颗顶丝Ⅱ、四颗拉丝Ⅱ和球铰支撑Ⅰ组合式结构，实现了三维角度θx、θy、θz调节，每一维角度调节量均＞±2°，最后用两组锁紧螺丝固定位置。优选的是，所述透镜通过一维平移架连接在支架上，所述一维平移架采用长孔Ⅲ、导向槽、顶丝Ⅲ和拉丝Ⅲ的结构，实现透镜前后X方向调节距离±5mm的调整。优选的是，所述反射镜通过二维调整架连接在支架上，所述二维调整架二维角度调节范围为±2°；所述二维调整架采用四颗拉丝Ⅳ、四颗顶丝Ⅳ和中间球铰支撑Ⅱ组合结构。在本专利技术中，所述的电气控制系统控制第一单轨直线运动机构伸出，支架立即向前伸出，当激光波前校正测试单元的反射镜到达激光入射光路中，即激光与实验靶之间，然后将聚焦的激光反射到透镜变为平行光后，进入第二CCD相机，第二CCD相机将采集到的激光的波前参数通过电气线缆传输到电气控制系统进行分析处理。在本专利技术中，所述的激光束靶耦合单元和顶杆处在激光的正下方，否则会挡光，激光焦点无法到达实验靶表面；但是，通过一块45°反射铝镜将45°视角转向水平方向，镜头到靶的距离较短，占用空间小，成像清晰，激光束靶耦合单元安装在实验靶的法线方向，所以激光束靶耦合单元与激光波前校正测试单元错开一个位置，形成双层层叠错位结构(即阶梯结构)。在本专利技术中，所述的电气控制系统在控制逻辑上，要求顶杆所在的激光束靶耦合单元必须先于激光波前校正测试单元伸出，晚于激光波前校正测试单元收回，即必须用顶杆实现防护门的开启和关闭，不能用激光波前校正测试单元去顶开或者关闭防护门，否则，会损坏反射镜。在本专利技术中，所述的防护门由弹簧预紧力始终处于关闭状态，无需额外增加电气元件；并且弹簧自带防护罩，防止弹簧在恶劣环境中受到污染和损伤，导致失效后无法关门，无法实现对内部的激光束靶耦合单元和激光波前校正测试单元的保护。防护门、碎片防护仓和支撑定位部件组成的全封闭防护腔室，对仓内的两个重要单元起到了有效的电磁屏蔽、碎片防护和隔离高压蒸汽污染的作用。所述的防护门上的第二滚动轴承和顶杆上的第一滚动轴承在开、关防护门的过程中，将相对滑动摩擦变为滚动摩擦，阻力小、可靠性高。本专利技术的放置在真空靶室中的激光瞄准定位装置，其特点是包括如下内容：该装置由激光束靶耦合单元及其第二单轨直线运动机构、激光波前校正单元及其第一单轨直线运动机构、碎片防护仓、支撑定位部件、电气控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光瞄准定位装置，其特征在于，包括：碎片防护仓，其内设置有第一单轨直线运动机构和第二单轨直线运动机构；激光波前校正测试单元，其通过第一单轨直线运动机构驱动并沿第一单轨直线运动机构的轴线伸缩出入碎片防护仓；激光束靶耦合单元，其通过第二单轨直线运动机构驱动并沿第二单轨直线运动机构的轴线伸缩出入碎片防护仓；电气控制系统，其分别连接并控制激光束靶耦合单元、激光波前校正测试单元、第一单轨直线运动机构和第二单轨直线运动机构；其中，在激光打靶前，首先通过控制第一单轨直线运动机构和第二单轨直线运动机构将激光波前校正测试单元和激光束靶耦合单元伸出碎片防护仓，然后依次进行激光波前校正测试复核和激光束靶耦合调试，以确保激光焦斑质量和激光打靶精度。

【技术特征摘要】
1.一种激光瞄准定位装置，其特征在于，包括：碎片防护仓，其内设置有第一单轨直线运动机构和第二单轨直线运动机构；激光波前校正测试单元，其通过第一单轨直线运动机构驱动并沿第一单轨直线运动机构的轴线伸缩出入碎片防护仓；激光束靶耦合单元，其通过第二单轨直线运动机构驱动并沿第二单轨直线运动机构的轴线伸缩出入碎片防护仓；电气控制系统，其分别连接并控制激光束靶耦合单元、激光波前校正测试单元、第一单轨直线运动机构和第二单轨直线运动机构；其中，在激光打靶前，首先通过控制第一单轨直线运动机构和第二单轨直线运动机构将激光波前校正测试单元和激光束靶耦合单元伸出碎片防护仓，然后依次进行激光波前校正测试复核和激光束靶耦合调试，以确保激光焦斑质量和激光打靶精度。2.如权利要求1所述的激光瞄准定位装置，其特征在于，还包括：支撑定位部件，其与所述碎片防护仓的后端连接，所述支撑定位部件安装在真空靶球法兰上，且与真空靶球法兰的真空密封；所述支撑定位部件上设置有定位销，其与真空靶室法兰上的定位销孔相匹配；所述支撑定位部件上设置有真空航插，其与激光束靶耦合单元、激光波前校正测试单元、第一单轨直线运动机构和第二单轨直线运动机构的线缆连接，并同时连接至电气控制系统。3.如权利要求1所述的激光瞄准定位装置，其特征在于，所述激光波前校正测试单元安装在支架上，所述支架固定安装在第一单轨直线运动机构的运动滑块上，所述激光波前校正测试单元的线缆放在第一拖链线槽内，第一单轨直线运动机构安装在碎片防护仓的底座上；所述的激光束靶耦合单元安装在顶杆上，且顶杆的顶端突出于激光束靶耦合单元；所述顶杆固定连接在第二单轨直线运动机构的运动滑块上，所述激光束靶耦合单元的线缆放在第二拖链线槽内，第二单轨直线运动机构安装在碎片防护仓的底座上；所述顶杆的顶端设置有第一滚动轴承。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：敬域堃，王礼权，冯斌，柴向旭，母健，刘东兵，李富全，王芳，向勇，韩伟，李恪宇，贾怀庭，钟伟，张帆，陈旭，
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：发明
国别省市：四川;51