一种空间滤波器端透镜五维调节方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高功率激光系统中的空间滤波器端透镜调节方法与装置，包括鬼像定位法、位姿调节法和五维控制机构，使得空间滤波器端透镜自动化调节。鬼像定位法确定最强光斑的位置测量到端透镜的一阶鬼点焦距，根据位置关系确定端透镜在光轴Z向上的位置，再根据光束的完整衍射环判断透镜的位姿满足调节要求。五维控制机构包括动平台、静平台、中间平台、至少三条支链以及连接平台的固定支杆。控制机构连接到计算机上，通过控制多条支链协作配合达到调节目的。本发明专利技术具有鬼像中心位置误差敏感性高、低阶鬼像成像质量清晰的特点，结合激光光束衍射成像，可进行入射光单侧有限空间调节操作，并联控制机构精度高可拆装使用。

【技术实现步骤摘要】
一种空间滤波器端透镜五维调节方法及其装置
本专利技术涉及一种高功率激光系统中的空间滤波器端透镜调节方法与装置，特别是一种涉及集鬼像定位、位姿调节和五维控制机构为一体的空间滤波器端透镜自动化调节方法及其装置。
技术介绍
空间滤波器是高功率激光装置中重要的组成部件之一，其中透镜元件的调节对于激光光束的输出质量存在显著影响。空间滤波器的两个透镜和位于像面的滤波小孔需要严格满足同轴共焦的要求。如果空间滤波器失调，通过两个透镜的光束将产生明显的像差，严重影响激光的光束质量，因此空间滤波器两端的透镜经常需要多自由度调节，保证光束精准度满足同轴共焦要求。传统的透镜调节方式主要为三拉三顶螺杆结构，但由于长时间的重力影响使其容易发生微小偏移。后来通过球关节结构改善了偏移现象，但在光轴方向的平移调节仍十分费力，在空间滤波器内部抽真空的情况下手动旋转平移滑套更是难上加难。不仅如此，现有的手动调节为非联动运动，常会由于平移调节而导致已经调好的角度位置发生变化，需要进行重新调节。因此现有技术依然存在一定的不足，在实际应用中十分不便。<br>
技术实现思路
<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于空间滤波器端透镜调节的五维并联机构，其特征在于，包括动平台(11)、静平台(14)、中间平台(18)、支链以及连接所述静平台(14)和中间平台(18)的固定支杆(B-5)；/n所述的静平台(14)由互相平行的前静平台(B-8)和后静平台(B-10)，以及连接前静平台(B-8)和后静平台(B-10)的连接柱(B-9)构成，在所述的后静平台(B-10)上设有与所述空间滤波器的固定法兰(15)相对应的螺纹孔(B-14)；/n所述的支链至少三条，每条分别由二对球铰链(B-1)、连杆(B-3)、滑块(B-4)、固定支杆(B-5)、伺服电机(B-6)和丝杆(B-7)组成，所述的伺服电机(B-6...

【技术特征摘要】
1.一种用于空间滤波器端透镜调节的五维并联机构，其特征在于，包括动平台(11)、静平台(14)、中间平台(18)、支链以及连接所述静平台(14)和中间平台(18)的固定支杆(B-5)；
所述的静平台(14)由互相平行的前静平台(B-8)和后静平台(B-10)，以及连接前静平台(B-8)和后静平台(B-10)的连接柱(B-9)构成，在所述的后静平台(B-10)上设有与所述空间滤波器的固定法兰(15)相对应的螺纹孔(B-14)；
所述的支链至少三条，每条分别由二对球铰链(B-1)、连杆(B-3)、滑块(B-4)、固定支杆(B-5)、伺服电机(B-6)和丝杆(B-7)组成，所述的伺服电机(B-6)安装在所述的后静平台(B-10)上，该伺服电机(B-6)的转动轴与丝杆(B-7)的一端相连，该丝杆(B-7)的另一端依次穿过所述的前静平台(B-8)和滑块(B-4)；所述的球铰链(B-1)设有供所述钢球(B-2)嵌入的卡槽，二对球铰链(B-1)分别固定在所述的滑块(B-4)和所述的动平台(11)上，所述连杆(B-3)的两端分别连接所述的球铰链(B-1)；
所述的固定支杆(B-5)上设有供滑块(B-4)移动的轨道；
所述的伺服电机(B-6)驱动所述的丝杆(B-7)转动，从而带动滑块(B-4)在所述固定支杆(B-5)的轨道上移动，使所述的球铰链(B-1)转动，最终实现多条支链协同运动控制动平台(11)产生五维动作。


2.根据权利要求1所述的用于空间滤波器端透镜调节的五维并联机构，其特征在于，每对球铰链(B-1)由固定铰链座、钢球(B-2)和活动铰链座活动连接而成。


3.一种空间滤波器端透镜的调节方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1.将权利要求1或2所述的五维并联机构安装到所述的空间滤波器上；
步骤2.空间滤波器端透镜主光轴Z向定位：
在主光轴的上方固定光束转折器(2)和激光器(3)，使激光器(3)发出的光通过光束转折器(2)分成两束平行光分别射向空间滤波器端透镜(4)；
沿主光轴方向设置供CCD相机移动的导轨，通过计算机控制CCD相机沿主光轴向端透镜(4)移动，直至扫描到端透镜(4)前光斑为止，确定最强光斑的位置，记录CCD相机(1)相对于端透镜(4)的位置为一阶鬼点位置，并测量得到端透镜(4)到一阶鬼点位置距离为f1；
计算端透镜实际焦距f0，公式如下：



其中，n为介质折射率，d为端透镜(4)的中心厚度，R1表示端透镜(4)入射面曲率半径，f1为一阶鬼像的焦距，fF为端透镜(4)表面顶点到端透镜(4)焦点的距离；
设空间滤波器(7)的滤波小孔板(6)到波纹管(5)出射端面的距离d1，调节波纹管(5)与端透镜(4)的间距d2，按照透镜主轴Z向定位要求，满足d2＝f0-d1，即完成端透镜(4)主光轴Z向调节；
步骤3.俯仰偏航和X-Y面平移衍射成像定位：

【专利技术属性】
技术研发人员：朱健强，章冬辉，郑留念，张燕，刘志刚，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31