一种大型超短脉冲激光压缩器中光栅的重装方法与流程

本发明涉及激光设备技术领域，具体而言涉及一种大型超短脉冲激光压缩器中光栅的重装方法。

背景技术：

数pw级opcpa(光学参量啁啾脉冲放大)技术平台是目前世界在建的最大的全opcpa技术激光装置，它的压缩器由两组相互平行的光栅对称放置完成脉冲压缩，它能够输出能量达到百焦耳，脉冲宽度压缩至20fs量级，为达成这一目标，需用四块米级光栅。随着激光相关技术的进步与峰值功率的不断提升，激光压缩器的核心器件—光栅的口径也在不断扩大，由于更换光栅导致激光压缩器需要重新调试，调试过程繁琐，工作效率低。

技术实现要素：

激光压缩器的重新调试分为重装和精调两个部分，调试完成后各光栅面姿态和各光栅间的相对位置决定了激光压缩器的工作状态，因此，发明人在重装之前，标注原有的各光栅所在平面、中心位置及出射点位置，作为重装光栅的安装基准，精简了调试过程，提高了工作效率。另外，由于激光压缩器的工作中心波长为800nm，采用传统的光栅重装方案需要借助前级信号光源，因此，要求前级信号光源的波长范围为750-850nm，而所述波长范围内的波段大部分位于人体肉眼不可见范围内，安装精度主要依赖于操作人员的先前经验和视力，导致安装精度因人而异，角度误差位于3mrad-18mrad之间，基于此，发明人提出了一种在没有光学基准且没有前级信号光源的情况下，能够简单、快速、精准地实现光栅的重装方法。

本发明提供了一种大型超短脉冲激光压缩器中光栅的重装方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大型超短脉冲激光压缩器中光栅的重装方法，包括以下步骤：

s1：标记激光压缩器中各光栅所在平面、中心位置及出射点位置，作为重装光栅的安装基准；

s2：调试各重装光栅的俯仰角度和刻线方向；

s3：依据安装基准引导各重装光栅安装到位。

进一步，所述激光压缩器内腔底部安装有光学底板，所述光栅位于光学底板上，所述激光压缩器的两端分别设有入射孔和出射孔，在入射孔处设第一投线仪，所述第一投线仪正对入射孔的中心。

进一步，所述步骤s1中，各光栅所在平面的标记方法为：

在光栅一侧设第二投线仪，利用第二投线仪沿着光栅面扫出垂直激光平面，标记所述垂直激光平面和激光压缩器内壁的交线，作为光栅所在平面的基准轨迹，移动第二投线仪至下一个光栅一侧，依次标记完成各光栅所在平面的基准轨迹。

进一步，所述步骤s1中，各光栅中心位置的标记方法为：

将第一投线仪或第二投线仪置于光栅的光栅面处，利用第一投线仪或第二投线仪沿着水平方向扫出垂直激光平面，且所述垂直激光平面扫过与所述光栅位于同一水平线上的各光栅几何中心，标记所述垂直激光平面与光栅所在平面的基准轨迹的交点，所述交点即为光栅的中心位置，移动第一投线仪或第二投线仪直至完成各光栅中心位置的标记。

进一步，所述步骤s1中，出射点位置的标记方法为：

利用第一投线仪扫出经过入射孔和各光栅中心位置的垂直激光平面，标记所述垂直激光平面在出射孔处的出射位置，即为出射点位置。

进一步，所述步骤s2中，将第二投线仪置于重装光栅的正前方，利用第二投线仪扫出水平激光平面，所述水平激光平面经重装光栅衍射后形成反射面，所述水平激光平面、反射面在激光压缩器内壁上分别投影形成入射线、反射线。

进一步，对所述重装光栅的光栅面进行旋转，促使反射线与入射线平行，即完成刻线方向调整。

进一步，对所述重装光栅进行俯仰角度调整，促使反射线与入射线重合，即完成俯仰角度调整。

进一步，所述步骤s3中，利用第二投线仪沿着光栅所在平面的基准轨迹扫出垂直激光平面，利用第一投线仪扫过经过光栅中心位置的垂直激光平面，引导重装光栅安装到位，依次完成各重装光栅的安装工作。

进一步，所述步骤s3之后还包括，利用第一投线仪扫出经过入射孔和各光栅中心位置的垂直激光平面，检查垂直激光平面在出射孔处的出射位置是否与出射点位置重合，若重合，完成光栅的重装工作，反之，则重复执行步骤s2-s3直至重合为止。

本发明的有益效果是：

利用第一投线仪、第二投线仪完成光栅的重装工作，颠覆了传统的光路集成方法，操作便捷，显著提高了工作效率和重装精度，同时，第一投线仪、第二投线仪的激光波长位于前级信号光源波长范围之内，能够替代信号光源，另外，第一投线仪、第二投线仪为实验室的常用器件，容易获得。

附图说明

图1是本发明的流程框图；

图2是本发明实施例一中激光压缩器的内部结构俯视图；

图3是单个光栅所在平面及中心位置标记示意图；

图4是各光栅所在平面、中心位置及出射点标记示意图；

图5是光栅刻线方向调整示意图；

图6是光栅俯仰角度调整前视图。

附图中：1-激光压缩器、2-光学底板、3-入射孔、4-出射孔、5-光栅、6-光栅、7-光栅、8-光栅、9-第一投线仪、10-第二投线仪、11-入射光线、12-入射线、13-水平激光平面、14-反射面、15-反射线、16-垂直激光平面、17-垂直激光平面、18-光栅所在平面的基准轨迹、19-中心位置、20-光栅所在平面的基准轨迹、21-中心位置、22-光栅所在平面的基准轨迹、23-中心位置、24-光栅所在平面的基准轨迹、25-中心位置、26-重装光栅。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-2所示，一种大型超短脉冲激光压缩器中光栅的重装方法，所述激光压缩器1内腔底部安装有光学底板2，所述光学底板2上设有光栅5、光栅6、光栅7、光栅8，所述激光压缩器1的两端分别设有入射孔3和出射孔4，其中，光栅5正对入射孔3设置，光栅6正对出射孔4设置，光栅5与光栅7平行设置，光栅6与光栅8平行设置，在入射孔3处设正对入射孔3中心的第一投线仪9，入射光线11经入射孔3入射至激光压缩器1内部。

一种大型超短脉冲激光压缩器中光栅的重装方法，拆除光学底板2上现有的光栅5、光栅6、光栅7、光栅8，将4个重装光栅对应安装于光栅5、光栅6、光栅7、光栅8位置，具体包括以下步骤：

首先，标记激光压缩器1中4个现有光栅所在平面、中心位置及出射点位置，作为重装光栅的安装基准。

其中，各光栅所在平面的标记方法为：

如图3所示，在光栅5一侧设第二投线仪10，利用第二投线仪10沿着光栅面扫出垂直激光平面16，标记所述垂直激光平面16和激光压缩器1内壁的交线，作为光栅5所在平面的基准轨迹18，依次移动第二投线仪10至光栅6、光栅7、光栅8的一侧，依次标记完成各光栅所在平面的基准轨迹，如图4所示，光栅6所在平面的基准轨迹20，光栅7所在平面的基准轨迹22，光栅8所在平面的基准轨迹24。

其中，各光栅中心位置的标记方法为：

如图3所示，将第一投线仪9置于光栅5的光栅面处，利用第一投线仪9沿着水平方向扫出垂直激光平面17，且所述垂直激光平面17扫过与所述光栅5位于同一水平线上的各光栅几何中心，即垂直激光平面17同时扫过光栅5、光栅6的几何中心，标记所述垂直激光平面17与光栅5所在平面的基准轨迹18的交点，所述交点即为光栅5的中心位置19，移动第一投线仪9直至完成各光栅中心位置的标记，如图4所示，光栅6的中心位置21，光栅7的中心位置23，光栅8的中心位置25，同时，上述中心位置即重装光栅的中心位置。此外，由于各光栅所在平面已标记完成，因此，在其他一些实施例中，还可以利用第二投线仪10完成各光栅中心位置的标记操作。

其中，出射点位置的标记方法为：

利用第一投线仪9扫出经过入射孔3和各光栅中心位置的垂直激光平面，标记所述垂直激光平面在出射孔4处的出射位置，即为出射点位置。

其次，将第二投线仪10置于重装光栅的正前方，调试各重装光栅的俯仰角度和刻线方向，如图5-6所述，利用第二投线仪10扫出水平激光平面13，所述水平激光平面13经重装光栅26衍射后形成反射面14，虚线表示重装光栅26的光栅面法线，所述水平激光平面13、反射面14在激光压缩器1内壁上分别投影形成入射线12、反射线15，对所述重装光栅26的光栅面进行旋转，促使反射线15与入射线12平行，即完成刻线方向调整，对所述重装光栅26进行俯仰角度调整，促使反射线15与入射线12重合，即完成俯仰角度调整，此时，重装光栅26与水平面垂直，依次调整其他3个重装光栅的刻线方向、俯仰角度。

然后，依据图4所示的安装基准引导各重装光栅安装到位，如图3所示，利用第二投线仪10沿着光栅5所在平面的基准轨迹18扫出垂直激光平面16，利用第一投线仪9扫过经过光栅5中心位置19的垂直激光平面17，即利用第一投线仪9和第二投线仪10再现光栅5所在平面的基准轨迹18、中心位置19，引导重装光栅安装到位光栅5所在位置，依次完成各重装光栅的安装工作。

最后，利用第一投线仪9扫出经过入射孔3和各光栅中心位置的垂直激光平面，检查垂直激光平面在出射孔4处的出射位置是否与出射点位置重合，若重合，完成光栅的重装工作，反之，则重复执行步骤s2-s3直至重合为止。

在其他一些实施例中，所述激光压缩器1内腔中设有4块以上的光栅，同样可以按照本发明所述的重装方法完成光栅重装。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。