【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光，更具体地，涉及一种高精度激光束指向与相位调控装置及方法。
技术介绍
1、在相干合成中各合成光束之间需要保持光束的平行和稳定，光束在传输过程中，由于受到振动和热效应等因素的影响，光束实际指向与理想指向之间会发生偏移，影响相干合成效果。同时，相干合成中，需要各合成光束之间的相对相位保持稳定，实现在光束重叠区域的干涉相长，在激光放大和传输光路中，激光束的相位会出现漂移和波动，导致干涉区域的位置和光强发生变化，影响相干合成激光束的光束质量。
2、目前市面上常用的技术方法为：对激光束指向进行调控通常是采用快反镜作为执行装置，同时在光路中通常采用相位调制器对激光束的相位进行调控。公开号为cn111609817a的中国专利提供一种小型化高精度激光束指向稳定装置，包括可调孔径光阑、二维快速控制反射镜、分光棱镜、二分之一波片、偏振分光棱镜、斜方棱镜、透镜、光电感应器件、反射部件、纳米移动台和控制器等部件：它利用偏振光束在全反射角度附近的反射特性,将其作为角度灵敏探测手段,结合快速控制反射镜实现角度方向偏移的独立修正。位置方向的漂移则由一个反射部件与位置探测器完成修正。本专利技术通过解除角度测量对光程的依赖，结合分离式地调控，实现小型化、高精度、快速度的光束稳定控制。
3、但是公开号为cn111609817a的中国专利存在光路设计复杂的问题，其中一个反射元件安装出现偏差就会影响指向结果，反射镜的表面材料还会受到温度的影响，使反射效果发生变化，且激光在反射过程中，光束的质量会发生变化，从而影响激光的聚焦效果
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种高精度激光束指向与相位调控装置及方法，在密封套管中充折射率不同于空气的气体，通过改变两个透镜之间的角度，在透镜间形成楔形空间，激光束通过两透镜的楔形空间后，出射的激光束指向与入射激光束指向产生偏转，从而控制激光束的传输指向。同时，通过改变两个透镜之间的相对距离或压强，在透镜间形成长度可调的光路空间，利用透镜间稳定的气体折射率与空气折射率不同的特性，激光束在透镜间的传输路径的光程可以进行动态调控，从而控制相干合成系统中激光束的相位变化。
2、按照本专利技术实施例的第一方面，提供一种高精度激光束指向与相位调控装置，包括：
3、镜框单元，所述镜框单元包括设于激光入射端的入射面镜框、设于激光出射端的出射面镜框，所述入射面镜框与出射面镜框均中心镂空预留安装位；
4、设于所述入射面镜框与出射面镜框之间用于连接二者的密封套管，设于所述出射面镜框上的导气机构，通过所述导气机构在该密封套管中充折射率不同于空气的气体；
5、设于所述入射面镜框中心安装位上的第一透镜、设于所述出射面镜框中心安装位上的第二透镜；
6、以及设于所述入射面镜框与出射面镜框之间用于调节两个透镜之间的距离及角度的驱动机构，通过改变两个透镜之间的角度在透镜间形成楔形空间，激光束在透镜间的传输路径的光程可以进行动态调控，从而控制相干合成系统中激光束的相位变化。
7、进一步地，所述驱动机构包括设于所述入射面镜框上的驱动器；
8、以及设于所述出射面镜框上的位移杆；
9、所述驱动器驱动位移杆在y轴方向上移动。
10、进一步地，所述驱动机构为多个，均匀分布在所述镜框单元四周，组成驱动圆周阵列，且位于所述密封套管内侧。
11、进一步地，还包括设于所述入射面镜框上的密封电连接器；
12、所述密封电连接器包括设于所述入射面镜框外侧的第一电连接器；
13、以及设于所述入射面镜框内侧的第二电连接器。
14、进一步地，所述导气机构包括设于所述出射面镜框外侧的接气口；
15、以及设于出射面镜框内侧的导气口。
16、进一步地，所述入射面镜框与第一透镜之间设有密封装置；
17、所述出射面镜框与第二透镜之间设有密封装置；
18、所述密封套管与入射面镜框以及出射面镜框之间通过弹性密封装置连接；
19、所述入射面镜框、出射面镜框、密封套管、第一透镜以及第二透镜之间形成密闭空间。
20、进一步地，所述密闭空间内充入折射率高于密闭空间外的高纯气体；
21、或于所述密闭空间内注入空气，增大密闭空间内的气压。
22、进一步地，所述密闭空间中注入气体后，激光束传输方向的变化量为：
23、θx=arcsin[(n1(p)/n2)×(l4-l2)/lx]≈(n1(p)/n2)×(l4-l2)/lx
24、θy=arcsin[(n1(p)/n2)×(l3-l1)/ly]≈(n1(p)/n2)×(l3-l1)/ly
25、θ=[(θx)2+(θy)2]1/2
26、式中：
27、θ为激光束传输方向的变化量；
28、θx为激光束在lx方向上的角度变化量；
29、θy为激光束在ly方向上的角度变化量；
30、n1(p)为密闭空间内气体的折射率；
31、n2为密闭空间外气体的折射率；
32、lx为x方向上两个驱动机之间的距离；
33、ly为y方向上两个驱动机之间的距离；
34、l1、l3为ly方向上两个驱动机构的伸缩量；
35、l2、l4为lx方向上两个驱动机构的伸缩量。
36、激光束垂直入射到镜框入射面时，激光束在传输方向上的相位变化为：
37、ф=(2π/λ)×min{(l1+l3)/2,(l2+l4)/2}×(n1(p)-n2)
38、式中：
39、ф为激光束在传输方向上的相位变化量；
40、λ为入射激光的波长；
41、n1(p)为密闭空间内气体的折射率；
42、n2为密闭空间外气体的折射率；
43、l1、l3为ly方向上两个驱动机构的伸缩量；
44、l2、l4为lx方向上两个驱动机构的伸缩量。
45、进一步地，还包括设于所述密封套管外用于测量大气压强的第一气压传感器；
46、设于所述密封套管内用于测量密闭空间内气压的第二气压传感器；
47、为所述密闭空间提供气体的气源；
48、以及为各组件提供控制作用的控制器。
49、按照本专利技术实施例的第二方面，提供一种高精度激光束指向与相位调控方法，包括以下步骤：
50、s100、将所述装置的入射面垂直安装于光源处，检查装置各组件功能正常，密封空间内气密性良好；
51、s200、根据激光束的指向与相位调控要求，确定装置密闭空间中气体的折射率以及两个透镜之间的距离与夹角，通过控制器控制驱动机构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述驱动机构（6）包括设于所述入射面镜框（1）上的驱动器（61）；
3.根据权利要求2所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述驱动机构（6）为多个，均匀分布在所述镜框单元四周，组成驱动圆周阵列，且位于所述密封套管（3）内侧。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，还包括设于所述入射面镜框（1）上的密封电连接器（7）；
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述导气机构（10）包括设于所述出射面镜框（2）外侧的接气口（101）；
6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述入射面镜框（1）与第一透镜（4）之间设有密封装置；
7.根据权利要求6所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述密闭空间内充入折射率高于密闭空间
8.根据权利要求7所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述密闭空间中注入气体后，激光束传输方向的变化量为：
9.根据权利要求1-3中任一项所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，还包括设于所述密封套管（3）外用于测量大气压强的第一气压传感器（8）；
10.一种高精度激光束指向与相位调控方法，应用如权利要求1-9中任一项所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置实现，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述驱动机构（6）包括设于所述入射面镜框（1）上的驱动器（61）；
3.根据权利要求2所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述驱动机构（6）为多个，均匀分布在所述镜框单元四周，组成驱动圆周阵列，且位于所述密封套管（3）内侧。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，还包括设于所述入射面镜框（1）上的密封电连接器（7）；
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述导气机构（10）包括设于所述出射面镜框（2）外侧的接气口（101）；
<...【专利技术属性】
技术研发人员：杨昭辉，姜永亮，刘厚康，杜征宇，陈忠，刘波，谭典，王圣辉，
申请(专利权)人：武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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