一种实时可控的激光束模拟发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种实时可控的激光束模拟发生装置，该方案包括有计算机、激光器、一级准直扩束单元、液晶空间光调制器、直线导轨、二级次镜、变形镜、倾斜镜、二级物镜、分光镜、波前实时监测单元；激光器输出的激光束依次透射经过一级准直扩束单元、液晶空间光调制器和二级次镜后射入变形镜，再依次经由变形镜和倾斜镜反射后再透射过二级物镜输入至分光镜，经过分光镜的反射光射入波前实时监测单元，透射光输出作为标校光源；二级次镜固定设置在直线导轨上；计算机分别与液晶空间光调制器、直线导轨、变形镜和倾斜镜电连接。本发明专利技术能提供带有各种像差及抖动谱且实时可控的出射激光束，为需要激光输入，且用于系统状态标校的各设备提供配套装置。

A real-time controlled laser beam simulator

【技术实现步骤摘要】
一种实时可控的激光束模拟发生装置
本专利技术涉及的是激光器应用领域，尤其是一种实时可控的激光束模拟发生装置。
技术介绍
随着激光技术的飞速发展，激光光束品质的评价，激光光束性能的校正越来越来受到人们的关注。要对激光光束进行评价或校正，需要有较高性能的光束质量测量或自适应光学系统。而光束质量测量或自适应光学系统本身的标校一直以来都是一个技术问题。比较通用的做法是，通过比对激光干涉仪对标准像差板的测试结果来进行校准。2015年，周文超等人在专利号：201510466363的“一种用于CCD远场法光束质量β因子测量的校准系统”中提出利用激光干涉仪对不同组合方式的透射像差板波前畸变进行测量，根据测试结果计算得到光束质量β因子，再与被校光束质量β因子测量系统实测得到的光束质量β因子值比对来完成测量系统校准。在自适应光学系统中使用较多的哈特曼探测器也是通过比对干涉仪对标准像差板的测试结果来进行校准。《哈特曼—夏克传感器的泽尼克模式波前复原误差》(李新阳，光学学报，2002年，第22卷第10期：1236~1240页)提出按照检验哈特曼夏克传感器测量精度的常用做法，先用ZYGO干涉仪对像差板的像差分布情况进行测量，然后用传感器对同一像差板进行测量，并对比两种测量结果来校准哈特曼传感器。采用比对干涉仪对标准像差板的测试结果来进行校准，在实际应用中存在很大的局限性。首先标准像差板的像差大多比较单一，很难对被校系统空间和时间带宽进行合理校准；其次在标校过程中，很难保证标准像差板在同时刻、同位置完成标校，如此将给标校结果带来极大误差。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服当前光束质量测量或自适应光学等系统标校过程中，受限于标准像差板像差单一，以及难以同时刻、同位置完成标校，从而带来的大误差和校准合理性的问题。提供了一种实时可控的激光束模拟发生装置，该装置能提供带有各种像差及抖动谱且实时可控的出射激光，为光束质量测量或自适应光学等系统标校提供配套装置。本方案是通过如下技术措施来实现的：一种实时可控的激光束模拟发生装置，包括有计算机(1)、激光器(2)、一级准直扩束单元(3)、液晶空间光调制器(4)、直线导轨(5)、二级次镜(6)、变形镜(7)、倾斜镜(8)、二级物镜(9)、分光镜(10)、波前实时监测单元(11)；激光器（2）输出的激光束依次透射经过一级准直扩束单元(3)、液晶空间光调制器(4)和二级次镜（6）后射入变形镜(7)，再依次经由变形镜(7)和倾斜镜(8)反射后再透射过二级物镜（9）输入至分光镜（10），经过分光镜（10）的反射光射入波前实时监测单元(11)，透射光输出作为标校光源；二级次镜（6）固定设置在直线导轨（5）上；所述二级次镜（6）能够在直线导轨（5）上沿光轴方向平移；计算机（1）分别与液晶空间光调制器(4)、直线导轨(5)、变形镜(7)和倾斜镜(8)电连接。作为本方案的优选：变形镜(7)能够在计算机（1）的控制下使镜面面型发生变化，从而为入射的激光束加入各种像差。作为本方案的优选：倾斜镜(8)能够在计算机（1）的控制下进行抖动，从而为出射激光束加入不同类型抖动谱。作为本方案的优选：液晶空间光调制器(4)为振幅相位复合型调制器。作为本方案的优选：变形镜(7)为独立单元分立表面变形镜或独立单元连续表面变形镜。作为本方案的优选：倾斜镜(8)为高速压电倾斜镜。作为本方案的优选：波前实时监测单元(11)为哈特曼波前探测器或干涉仪。作为本方案的优选：波前实时监测单元(11)空间和时间带宽均高于被标校的光束质量测量或自适应光学系统。本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案通过控制装置内变形镜镜面面形，可使出射激光束获得相应的像差，通过控制装置内倾斜镜输入参数，可使出射激光束获得相应的抖动谱，同时通过波前实时监测单元，可对出射激光束波前进行实时监测，该装置输出光束像差多样，实时可控，对光束质量测量或自适应光学等被标校系统，空间和时间带宽能得到合理校准。由此可见，本专利技术对光束质量测量或自适应光学等系统标校，无须像传统标校方式一样，通过比对激光干涉仪对标准像差板的测试结果，解决了难以同时刻、同位置完成标校，带来校准误差以及标校过程繁琐等问题，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。附图说明图1为本专利技术的原理示意图。图2为本专利技术标校实施例的示意图。图中，1为计算机，2为激光器，3为一级准直扩束单元，4为液晶空间光调制器，5为直线导轨，6为二级次镜，7为变形镜，8为倾斜镜，9为二级物镜，10为分光镜，11为波前实时监测单元，12为光束质量测量系统。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如图1所示，本方案的激光器2发射激光束经一级准直扩束单元3准直扩束后，由液晶空间光调制器4，对其波面振幅和相位进行初步调制，使出射激光束为强度均匀的平面波，二级次镜6固定在直线导轨5上，直线导轨5可带动二级次镜6沿光轴方向直线移动，直线导轨5控制线与计算机1连接，变形镜7通过计算机1内控制程序可使镜面面形发生变化，从而使出射激光束获得相应像差，倾斜镜8通过计算机1内控制程序使其按输入频谱进行抖动，从而使出射激光12获得相应抖动谱，二级物镜9与二级次镜6组成二级扩束单元，两者之间距离的变化，可大尺度改变出射激光束的离焦像差，出射激光束经分光镜10分光后，反射光由波前实时监测单元11，对其波前进行实时监测，透射光则用于被标校系统的标校光源。实施例1如图2所示，光束质量测量系统12通过本专利技术装置进行标校。标校前先进行零位标定，即：直线导轨5、变形镜7与倾斜镜8只上电不动作，二级次镜6位于零位，与二级物镜9组成的二级扩束单元只扩束不产生离焦像差。根据波前实时监测单元11的波前监测情况，实时调节液晶空间光调制器4，使出射激光束为强度均匀的平面波。零位标定完后，液晶空间光调制器4状态保持，进行正式标校。变形镜7通过控制镜面面形，输出指定的某种像差(例如：慧差)，也可以是不定的组合像差。倾斜镜8根据输入参数输出抖动谱，可以是指定的某种频谱(例如：正弦谱)，也可以是不定的组合频谱。控制直线导轨5，使二级次镜6沿直线导轨5光轴方向直线移动，从而大尺度改变出射激光束的离焦像差。光束质量测量系统12接收出射激光束，通过比对波前实时监测单元11的监测结果，进行系统标校，对波前实时监测单元11监测结果，与光束质量测量系统12标校结果，在空间域上做频谱分析，可以得到光束质量测量系统12的空间带宽；在时间域上做频谱分析，可以得到光束质量测量系统12的时间带宽。实施例2实施例2与实施例1操作步骤均相同，不同之处在于光束质量测量系统12换成哈特曼波前测量系统。实施例3实施例3与实施例1操作步骤均相同，不同之处在于光束质量测量系统12换成自适应光学系统。本专利技术并不局限于前述的具体实施方式。本专利技术扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时可控的激光束模拟发生装置，其特征是：包括有计算机(1)、激光器(2)、一级准直扩束单元(3)、液晶空间光调制器(4)、直线导轨(5)、二级次镜(6)、变形镜(7)、倾斜镜(8)、二级物镜(9)、分光镜(10)、波前实时监测单元(11)；所述激光器（2）输出的激光束依次透射经过一级准直扩束单元(3)、液晶空间光调制器(4)和二级次镜（6）后射入变形镜(7)，再依次经由变形镜(7)和倾斜镜(8)反射后再透射过二级物镜（9）输入至分光镜（10），经过分光镜（10）的反射光射入波前实时监测单元(11)，透射光输出作为标校光源；所述二级次镜（6）固定设置在直线导轨（5）上；所述二级次镜（6）能够在直线导轨（5）上沿光轴方向平移；所述计算机（1）分别与液晶空间光调制器(4)、直线导轨(5)、变形镜(7)和倾斜镜(8)电连接。

【技术特征摘要】
1.一种实时可控的激光束模拟发生装置，其特征是：包括有计算机(1)、激光器(2)、一级准直扩束单元(3)、液晶空间光调制器(4)、直线导轨(5)、二级次镜(6)、变形镜(7)、倾斜镜(8)、二级物镜(9)、分光镜(10)、波前实时监测单元(11)；所述激光器（2）输出的激光束依次透射经过一级准直扩束单元(3)、液晶空间光调制器(4)和二级次镜（6）后射入变形镜(7)，再依次经由变形镜(7)和倾斜镜(8)反射后再透射过二级物镜（9）输入至分光镜（10），经过分光镜（10）的反射光射入波前实时监测单元(11)，透射光输出作为标校光源；所述二级次镜（6）固定设置在直线导轨（5）上；所述二级次镜（6）能够在直线导轨（5）上沿光轴方向平移；所述计算机（1）分别与液晶空间光调制器(4)、直线导轨(5)、变形镜(7)和倾斜镜(8)电连接。2.根据权利要求1所述的一种实时可控的激光束模拟发生装置，其特征是：所述变形镜(7)能够在计算机（1）的控制下使...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文超，蒋志雄，胡晓阳，彭勇，解平，云宇，黄德权，魏继锋，田小强，雷德川，刘林，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51