The invention discloses a device and a method for improving the distribution uniformity of laser output energy, including collimating system, aperture, lens, optical fiber, deformable mirror, pendulum mirror, detector and calculation analysis system. The laser energy distribution is randomly changed by the deformable mirror, and the position of the image spot is stabilized by the pendulum system. The device improves the uniformity of the output energy distribution of the laser and other light sources, which has the characteristics of small light loss and high uniformity of energy distribution.
【技术实现步骤摘要】
一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法
本专利技术属于光学
,设计一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法。
技术介绍
激光作为一种高亮度、高相干和单色性好的光源而得到广泛应用,比如激光显示、惯性约束聚变和天文光谱仪定标等领域。这些应用领域对激光的能量分布均匀性都有较高的要求。但是激光在系统中传输时,由于相干性好,容易形成干涉条纹;同时,当光路中的界面存在和波长尺度相当的不规则结构时,容易产生空间强度起伏的散斑结构,造成能量分布不均匀,严重影响了激光的使用范围。比如在激光显示领域,这种能量的不均匀性会造成显示图像分辨率和对比度下降,同时对观看者造成眼部不适。比如在惯性约束聚变领域,这种能量的不均匀性会导致激光束与靶丸相互作用过程中各种参量不稳定效应的产生,从而降低靶丸压缩的球对称性,造成点火失败。比如在天文光谱仪定标领域,如基础物理常数测量、宇宙爆炸加速度测量和系外行星探测等,都对入射光的能量均匀性提出了较高要求。入射光包括平场灯、定标灯和待测星光。平场灯常用的是卤素灯,用来解决探测器不同像素间强度响应不一致的问题。定标灯常用的是空心阴极灯和飞秒激光器。空心阴极灯使用方便,价格较为低廉,定标稳定性在10-7。当需要高精度波长定标时,飞秒激光器提供了一种更好的选择。飞秒激光在一定光谱范围内具有强度均匀、等间隔分立的且间隔可调节的谱线结构,同时激光器可以锁定于原子钟,实现10-11的稳定度,是作为光谱仪高精度定标的理想定标灯。实际操作中定标灯和平场灯通常利用光纤耦合到光谱仪。如图2(a)所示,定标灯或平场灯(5)可以通过光纤(6)在望远镜焦面(2) ...
【技术保护点】
一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在于,包括:光源(1),用于产生待测光束;显微物镜(2)和透镜(3)用于将入射光源完成扩束;变形镜(4)在单幅图像曝光时间内以较高频率随机变形,均匀出射光能量分布;透镜(5)将平行光聚焦;分束镜(6)、摆镜(7)和探测器(8)组成摆镜系统,探测器(8)连续曝光,计算分析系统计算出每幅图像质心位置,同时控制摆镜(7)摆动以保证光斑质心锁定于指定像素;光阑(9)和透镜(10)配合形成满足光纤入射焦比的光;光纤(11)在长距离保持低光能损耗;透镜(12)将光纤(11)出射光转化为平行光。
【技术特征摘要】
1.一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在于,包括:光源(1),用于产生待测光束;显微物镜(2)和透镜(3)用于将入射光源完成扩束;变形镜(4)在单幅图像曝光时间内以较高频率随机变形,均匀出射光能量分布;透镜(5)将平行光聚焦;分束镜(6)、摆镜(7)和探测器(8)组成摆镜系统,探测器(8)连续曝光,计算分析系统计算出每幅图像质心位置,同时控制摆镜(7)摆动以保证光斑质心锁定于指定像素;光阑(9)和透镜(10)配合形成满足光纤入射焦比的光;光纤(11)在长距离保持低光能损耗;透镜(12)将光纤(11)出射光转化为平行光。2.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在于,光源(1)可以是激光,同时也可采用空心阴极灯、卤素灯、星光和其他光源。3.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在于,所述准直系统包括显微物镜(2)和透镜(3),同时实现扩束作用。4.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在于,所述变形镜(4)在单幅图像曝光时间内做多次随机变动,用于光斑能量分布的均匀化。5.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在于,探测器(8)图像采集频率高于变形镜变形频率,通过分析连续采集图像像斑质心位置为摆镜(7)的摆动提供负反馈,用于稳定像斑质心位置。6.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在于,摆镜(7)反射光束为均匀能量分布后的输出光斑。7.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在于,当光路中存在光纤时,所述光阑(9)和透镜(10)根据光纤入射焦比调节入射光。8.根据权利要求1所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在于,所述透镜(12)将光纤输出光束重新平行化。9.一种如权利要求1-8任何一项所述的一种提高激光输出能量分布均匀性的装置及方法,其特征在于不论光路中是否存在光纤,均能提高输出光束能...
【专利技术属性】
技术研发人员:许良,常亮,王晓丽,张居甲,丁永超,王咸奇,
申请(专利权)人:中国科学院云南天文台,
类型:发明
国别省市:云南,53
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。