多程级联放大激光驱动器的调试装置和方法

本发明涉及光学调试装置和方法，特别是多程级联放大激光驱动器的调试装置和方法。

背景技术：

几十年来，激光技术及其产业的进步对国家经济发展、国防军事建设、学术科技研究产生了深远的影响。伴随激光聚变能源icf的发展需求，对高功率激光驱动器也提出了新的要求和挑战。为满足聚变能源及物理探索的需求，大口径高功率多程级联激光驱动器已成为世界上科学家开展激光研究必不可少的利器，同时它也是一项需精密调试的激光工程项目。

大口径多程级联激光驱动器采用多程激光传输放大，可大幅度提升能量利用效率。世界上具备安全稳定运行的多程级联激光驱动器中，采用“四程腔放+双程助推”光路传输方式是其中一种，即光束在多程级联激光驱动器中往返传输时，两次经过助推放大器，四次经过腔放大器，精密调试安装和提升输出光束的光束质量是大口径多程级联激光工程研制的重要研究内容。

多程级联放大激光驱动器中，大口径光学元件有长程传输空间滤波器，放大器，反射镜，透反偏振片，电光开关，腔空间滤波器和变形镜。大口径长程空间滤波器用于抑制非线性效应，提高系统安全运行通量，对高频信息进行滤波截止，保护激光工作介质，变形镜可用实时进行波前校正提升输出光束质量和远场焦斑能量集中度，因此空间滤波器和变形镜均为关键光学元件。另外，由于加工和装校等因素导致其他光学元件存在残余像差，亦会降低长程空间滤波器的过孔效率和光束质量。

为满足多程级联放大激光驱动器空间排布特征和技术指标，需搭建全链路所有光学元件在线精密调试的装置和方法。本发明针对上述多程级联放大激光驱动器调试要求，结合驱动器光路和器件排布，提供一种在线精密调试装置和方法，以提升多程级联放大激光驱动器的空间滤波过孔效率、输出光束质量和安全运行能力。

技术实现要素：

本发明提供一种光学调试装置和方法，该装置由光纤光源，采样反射镜，波前传感器，波片，真空机组，计算机组成。利用光纤光源，波片，波前传感器实时检测多程级联放大激光驱动器输出光束波前，反馈在线调节腔空间滤波器和传输空间滤波器，完成多程级联放大激光驱动器的在线精细调试，调节装置和方法结构简单，调整方便，检测精度高等特点，提升了多程级联放大激光驱动器在线装校能力和输出光束质量。

为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种多程级联放大激光驱动器，其特点在于，包括传输空间滤波器，助推放大器，助推反射镜，透反偏振片，腔反射镜，电光开关，腔空间滤波器，腔放大器和变形镜。

多程级联激光驱动器采用“四程腔放+双程助推”光路传输方式，即光束在多程级联激光驱动器中往返传输时，两次经过助推放大器，四次经过腔放大器。

一种多程级联放大激光驱动器的调试装置包括光纤光源组件，楔形反射镜，波前采集组件，波片组件，真空机组和计算机。

所述的传输空间滤波器包括传输空间真空管道、及固定在该传输空间真空管道前后两端的传输空间输入透镜、传输空间输出透镜和传输空间滤波孔盘，所述的传输空间输出透镜固定在真空管道上，所述的传输空间输入透镜具备驱动电机，在真空和大气状态下可沿传输空间真空管道轴向平移。

所述的腔空间滤波器包括腔空间真空管道、及固定在该腔空间真空管道前后两端的腔空间输入透镜、腔空间输出透镜和腔空间滤波孔盘，所述的腔空间输入透镜和腔空间输出透镜均具备驱动电机，在真空和大气状态下可沿腔空间真空管道轴向平移。

所述的光纤光源组件包括两路功率可调的单模光纤光源、以及位于传输空间真空管道内的第一光纤准直器、第一直角全反射棱镜、第二光纤准直器和第二直角全反射棱镜；所述的单模光纤光源的第一输出端通过第一路光纤进入传输空间滤波器的传输空间真空管道后与第一光纤准直器相连，该第一光纤准直器输出光束发散角与传输空间输入透镜相匹配，光束经过第一直角全反射棱镜分束镜像成为传输空间滤波孔盘的第一小孔的出射光束；所述的单模光纤光源的第二输出端通过第二路光纤进入传输空间滤波器的传输空间真空管道与第二光纤准直器相连，该第二光纤准直器输出光束发散角与传输空间滤波器的传输空间输出透镜相匹配，光束经过第二直角全反射棱镜分束镜像成为传输空间滤波孔盘的第二小孔出射光束，该出射光束经第二光纤准直器和传输空间输出透镜准直后入射到所述的楔形反射镜，所述的楔形反射镜前表面镀反射膜，后表面镀增透膜。

所述的波前采集组件包括波前传感器和位于传输空间真空管道内的小口径透镜和反射镜；第二光纤准直器和传输空间输出透镜输出的准直光束经所述的楔形反射镜前表面反射后偏转微小角度返回传输空间输出透镜，经所述的反射镜反射后进入小口径透镜完成光束缩束后，入射至波前传感器。

所述的波片组件包括位于所述的腔空间真空管道内第一波片、第一波片驱动电机、第二波片和第二波片驱动电机；第一波片和第二波片均为1/2波片，所述的第一波片通过第一波片驱动电机移至腔空间滤波孔盘的第二小孔处，所述的第二波片通过第二波片驱动电机移至腔空间滤波孔盘的第三小孔处。

所述的真空机组包括由低真空机组和高真空机组构成的低温泵真空组合机组，以及传输真空闸板阀和腔真空闸板阀；所述的传输真空闸板阀和腔真空闸板阀分别与传输空间滤波器和腔空间滤波器相连通，通过控制传输真空闸板阀和腔真空闸板阀的开启与关闭，维持传输空间滤波器和腔空间滤波器处于真空或大气状态。

所述的计算机分别与所述的波前传感器和变形镜相连；所述的波前传感器采用连续或脉冲单帧触发模式工作，测量入射至波前传感器光束的像差数据；所述的计算机依据波前传感器的测量波前数据反馈控制所述的变形镜完成像差校正。

所述的传输空间输入透镜、传输空间输出透镜、腔空间输入透镜和腔空间输出透镜均为厚透镜，焦距f满足如下公式：

式中：ng为透镜折射率，r1和r2分别为厚透镜两侧球面的曲率，d为透镜中心两侧球面之间的厚度，n1和n2分别为厚透镜两侧介质的折射率。

所述的第一路光纤和第二路光纤均为保偏光纤，输出水平偏振连续光源，并与多程级联放大激光驱动器运行种子激光光源工作波长相一致；第一光纤准直器和第一直角全反射棱镜前后依次固定在组合调整架上，调整架具备整体升降、俯仰、偏摆、左右和前后平移五维精密调节；第一光纤准直器、第一直角全反射棱镜和传输空间输入透镜组合产生近衍射极限傍轴平面波光束入射多程级联放大激光驱动器。

开启所述的波片真空驱动电机将第一波片和第二波片分别移至腔空间滤波孔盘的第二小孔和第三小孔处后，所述的近衍射极限傍轴平面波光束经所述的助推反射镜、透反偏振片、腔反射镜和变形镜反射后在腔空间滤波器往返传输两次，在传输空间滤波器往返传输一次，与多程级联放大激光驱动器的运行种子激光光源路径相同，通过波前采集组件采集所述的近衍射极限傍轴平面波光束经过多程级联放大激光驱动器后输出光束的像差数据。

所述的第二光纤准直器和第二直角全反射棱镜依次固定在组合调整架上，调整架具备整体升降、俯仰、偏摆、左右和前后平移五维精密调节；所述的第二光纤准直器，第二直角全反射棱镜和传输空间输出透镜组合产生近衍射极限同轴平面波光束入射多程级联放大激光驱动器，近衍射极限同轴平面波光束经楔形反射镜反射进入波前采集组件，通过波前采集组件采集所述的近衍射极限同轴平面波光束的像差数据，作为调试多程级联放大激光驱动器的初始数据。

所述的传输空间输出透镜固定并以其光轴为基准光轴，即多程级联放大激光驱动器的调试装置和多程级联放大激光驱动器所有光学元件皆以传输空间输出透镜的光轴和空间位置为参照基准完成调试。

所述的传输空间滤波孔盘和腔空间滤波孔盘处的聚焦远场特征来源于光束像差特征，影响了传输空间滤波器和腔空间滤波器的过孔效率；激光光束在多程级联放大激光驱动器传输时，远场焦斑发散角来源于离焦像差，其余像差影响焦斑形态；调节所述的传输空间滤波器和腔空间滤波器对应透镜的轴向空间位置可动态调整多程级联放大激光驱动器输出光束离焦像差；调节所述的变形镜可动态调整多程级联放大激光驱动器输出光束像差和远场焦斑。

一种多程级联放大激光驱动器的调试方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：

①、将所述的传输空间滤波器的传输空间真空管道安装在光学台面的支撑架上，输入端安装传输空间输入透镜，输出端安装并固定传输空间输出透镜，传输空间真空管道机械中心轴与传输空间输出透镜同光轴；通过式(1)得到传输空间真空管道内为真空条件下输出透镜焦距，传输空间滤波器滤波孔盘的第二小孔中心与传输空间输出透镜真空条件下的焦点重合，在第二小孔附近安装第二光纤准直器和第二直角全反射棱镜组合调整架，第二光纤准直器的光纤点光源小于传输空间输出透镜的一倍衍射极限，并与第二小孔中心构成镜像关系；所述的单模光纤光源第二输出端通过第二路光纤将光源传输至第二光纤准直器和第二直角全反射棱镜，经所述的传输空间滤波器的传输空间输出透镜准直后产生近衍射极限同轴平面波光束；在所述的传输空间滤波器的传输空间滤波孔盘的第一小孔附近安装第一光纤准直器和第一直角全反射棱镜组合调整架，第一光纤准直器的光纤点光源小于传输空间输入透镜的一倍衍射极限，并与第一小孔中心构成镜像关系；所述的单模光纤光源第一输出端通过第一路光纤将光源传输至第一光纤准直器和第一直角全反射棱镜，经所述的传输空间滤波器传输空间输入透镜准直后产生近衍射极限傍轴平面波光束；

②、开启所述的真空机组的低温泵真空组合机组的低真空机组和高真空机组、传输真空闸板阀将传输空间滤波器抽至真空状态；在所述的传输空间滤波器的传输空间输出透镜后放置楔形反射镜并调节其俯仰和偏摆，近衍射极限同轴平面波光束经楔形反射镜反射进入波前采集组件，波前传感器测量缩束光束输出像差，沿轴向精细调节波前采集组件中的小口径透镜，离焦像差调节至零，记录像差数据，记作ф0，作为调试多程级联放大激光驱动器的初始数据；所述的第二光纤准直器和第二直角全反射棱镜的组合调整架整体平移至滤波孔盘侧边，即移出光路；

③、通过激光跟踪仪，按照多程级联放大激光驱动器的光路和空间排布，在传输空间滤波器传输空间输入透镜输出的近衍射极限傍轴平面波光束的光路中放置助推反射镜，调节助推反射镜的水平偏转和俯仰角，使入射的近衍射极限傍轴平面波光束经过助推反射镜反射后重新入射传输空间滤波器，经所述的第二小孔后入射楔形反射镜和波前采集组件，波前传感器记录像差数据，记作ф1；在所述的助推反射镜和传输空间输入透镜之间放置助推放大器，整体调试助推放大器的水平偏转和俯仰角后，波前传感器记录像差数据，记作ф2；通过所述的驱动电机调节传输空间输入透镜轴向位置，当像差数据ф2中离焦像差为发散时，传输空间输入透镜沿传输空间真空管道向远离所述的第二小孔的方向同轴移动,当像差数据ф2中离焦像差为汇聚时，传输空间输入透镜沿传输空间真空管道向靠近所述的第二小孔的方向同轴移动，当波前传感器记录的像差数据ф2中离焦像差为零时，输入透镜停止移动并固定锁紧；

④、将腔空间滤波器的腔空间真空管道安装在光学台面的支撑架上，输入端安装腔空间输入透镜，输出端安装腔空间输出透镜，腔空间真空管道机械中心轴与腔空间输入透镜和腔空间输出透镜同光轴；通过式(1)得到传输空间真空管道内真空条件下腔空间输入透镜和腔空间输出透镜焦距，通过调节驱动电机将所述的腔空间输入透镜和腔空间输出透镜的焦点重合，放置腔空间滤波器的腔空间滤波孔盘，第五小孔中心位于与腔空间输入透镜和腔空间输出透镜共同焦点处；开启所述的真空机组的低温泵真空组合机组的低真空机组和高真空机组、腔真空闸板阀，将腔空间滤波器抽至真空，在真空条件下通过腔空间输入透镜和腔空间输出透镜的驱动电机将腔空间输入透镜和腔空间输出透镜调节至共轴共焦；

⑤、依据多程级联放大激光驱动器的光路和空间排布，利用激光跟踪仪在所述的腔空间滤波器的腔空间输出透镜出口端安装变形镜；在腔空间滤波器的腔空间输入透镜处安装透反偏振片，并调节至偏振工作角；调节助推反射镜的水平偏转和俯仰角，将传输空间滤波器的传输空间输入透镜输出的近衍射极限傍轴平面波光束经透反偏振片反射后进入腔空间滤波器；腔空间滤波器的腔空间输出透镜和变形镜之间安装腔放大器；近衍射极限傍轴平面波光束在腔空间滤波器、腔放大器、变形镜内往返传输一次，返回传输空间滤波器，波前传感器记录像差数据，记作ф3；通过驱动电机沿光轴平移腔空间输出透镜，当像差数据ф3中离焦像差为发散时，腔空间输出透镜沿腔空间真空管道向远离第五小孔的方向同轴移动调节,当像差数据ф3中离焦像差为汇聚时，腔空间输入透镜沿真空管道向靠近第五小孔的方向同轴移动调节，记录的像差数据ф3中离焦像差为零时，腔空间输出透镜停止移动并完成固定锁紧；

⑥、所述的透反偏振片后方安装电光开关和腔反射镜，电光开关和腔反射镜镜面中心法线方向与腔空间滤波器的中心光轴重合；波片组件的第一波片通过第一波片驱动电机移至腔空间滤波孔盘的第二小孔处；波片组件的第二波片通过第二波片驱动电机移至腔空间滤波器的滤波孔盘的第三小孔处；微调透反偏振片姿态将传输空间滤波器的传输空间输入透镜输出的近衍射极限傍轴平面波微小偏转后傍轴经过第一小孔后入射腔放大器和变形镜，微调变形镜姿态将入射光束微小偏转后傍轴穿过第二小孔和第一波片，光束偏振方向旋转90°后透射进入透反偏振片和电光开关后入射至腔反射镜，微调腔反射镜姿态将光束折返后透射经过电光开关和透反偏振片入射至第三小孔和第二波片，光束偏振方向再次旋转90°，再次经过腔放大器入射至变形镜，光束经变形镜反射折返后经过第四小孔后通过透反偏振片反射后重新返回至助推空间滤波器，开启波前传感器记录像差数据，记作ф4；通过驱动电机沿光轴平移腔空间输入透镜，当像差数据ф4中离焦像差为发散时，腔空间输入透镜沿腔空间真空管道向远离第五小孔的方向移动调节,当像差数据ф4中离焦像差为汇聚时，输入透镜沿腔空间真空管道向靠近第五小孔的方向移动调节，当像差数据ф4中离焦像差为零时，输出透镜停止移动并完成固定锁紧；

⑦、完成上述所述的调试流程后，记录的像差数据ф0，ф1，ф2，ф3，ф4中离焦像差均被调至为零，多程级联放大激光驱动器具备了良好的空间滤波过孔效率；像差数据ф4和ф0的之间的差异即为多程级联放大激光驱动器完成调试后的剩余像差；

⑧、将光纤光源组件第一光纤准直器和第一直角全反射棱镜的组合调整架整体平移至传输空间滤波孔盘侧边，移出光路，通过波片真空驱动电机，使第一波片和第二波片分别移出腔空间滤波孔盘的第二小孔和第三小孔，多程级联放大激光驱动器调试装置完成调试工作；将运行种子激光光源注入到所述的多程级联放大激光驱动器的传输空间滤波器的滤波孔盘的第一小孔；通过波前传感器、计算机和变形镜，对种子激光光源注入多程级联放大激光驱动器后输出的像差进行校正。

本发明的原理

原理1厚透镜焦距

众所周知，空间滤波器的核心光学元件为具备不同口径和焦距的输入和输出光学透镜及滤波小孔，滤波小孔位于透镜焦点位置。在大口径高功率激光驱动器工程中多采用长程空间滤波器。长程空间滤波器的性能及其调试对于装置的研制和后期运行是至关重要的。源于安全性要求，大口径高功率激光驱动器中长程空间滤波器几乎皆使用厚透镜，透镜共焦误差通常要小于万分之二。依据大口径高功率激光驱动器的工作环境，空间滤波器外侧为大气环境，内侧为真空状态，即透镜一侧介质为大气，另一侧为真空。空气的折射率取值为1.00029，真空的折射率为1。不难得到，空气的折射率和与真空的折射率之间差异约为万分之三，即长程空间滤波器厚透镜两侧介质的折射率差异不能忽略。推导得到厚透镜两侧介质不相同时焦距公式如下：

式中：ng为透镜折射率，r1和r2分别为透镜两侧球面的曲率，d为透镜中心两侧球面之间的厚度。n1和n2分别为透镜两侧介质的折射率。

依据多程级联放大激光驱动器中空间滤波器的使用环境，确定n1和n2的取值。空间滤波器调试前期时两侧均为大气时，n1＝n2＝1.00029；空间滤波器运行后内侧为真空，n2＝1；外侧为大气，n1＝1.00029。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1)利用光源，波片，波前传感器实时检测多程级联放大激光驱动器输出光束波前，反馈在线调节腔空间滤波器和传输空间滤波器，完成多程级联放大激光驱动器的在线精细调试；

2)具备结构简单，调整方便，检测精度高等特点，提升了多程级联放大激光驱动器在线装校调试能力和输出光束质量。

附图说明

图1为现有技术中多程级联放大激光驱动器的结构示意图

图中多程级联放大激光驱动器7，传输空间滤波器71，助推放大器72，助推反射镜73，透反偏振片74，腔反射镜75，电光开关76，腔空间滤波器77，腔放大器78，变形镜79，传输空间输入透镜711，传输空间输出透镜712，传输空间滤波孔盘713，腔空间输入透镜771，腔空间输出透镜772，腔空间滤波孔盘773

图2为现有技术中多程级联放大激光驱动器光路传输示意图

种子光源光束在多程级联激光驱动器中传输时，两次经过助推放大器，四次经过腔放大器

图3为本发明多程级联放大激光驱动器的调试装置的结构示意图

图中光纤光源组件1，采样反射镜2，波前采集组件3，波片组件4，真空机组5，计算机6，多程级联放大激光驱动器7

图4为本发明光纤光源组件与传输空间滤波器小孔示意图

图中第一路光纤110，第二路光纤120，第一光纤准直器111，第一直角全反射棱镜112，第二光纤准直器121，第二直角全反射棱镜122，传输空间滤波孔盘713，第一小孔7131，第二小孔7132

图5为本发明波前传感器器件示意图

图中波前采集组件3，波前传感器31，小口径透镜32，反射镜33

图6为本发明腔空间滤波器小孔和波片示意图

图中波片组件4，第一波片41，第二波片42，腔空间滤波器滤波孔盘773，第一小孔7731，第二小孔7732，第三小孔7733，第四小孔7734，第五小孔7735

图7为本发明真空机组示意图

图中真空机组5，低温泵真空组合机组51，传输真空闸板阀52，腔真空闸板阀53

图8为本发明多程级联放大激光驱动器调试实验结果

图中调试前输出光束波前(a)，调试前输出光束离焦像差(b)，调试后输出光束波前(c)，调试后经变形镜校正后输出光束波前(d)，pv(峰谷值)和rms(均方根)单位均为运行种子激光光源波长

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不应此限制本发明的保护范围：

参照图1，如图所示，一种多程级联放大激光驱动器7包括传输空间滤波器71，助推放大器72，助推反射镜73，透反偏振片74，腔反射镜75，电光开关76，腔空间滤波器77，腔放大器78和变形镜79

参照图2，如图所示，多程级联激光驱动器采用“四程腔放+双程助推”光路传输方式，即光束在多程级联激光驱动器中往返传输时，两次经过助推放大器，四次经过腔放大器。

参照图3，如图所示，一种多程级联放大激光驱动器的调试装置包括光纤光源组件1，楔形反射镜2，波前采集组件3，波片组件4，真空机组5和计算机6；

所述的传输空间滤波器71包括传输空间真空管道、及固定在该传输空间真空管道前后两端的传输空间输入透镜712、传输空间输出透镜711和传输空间滤波孔盘713，所述的传输空间输出透镜711固定在真空管道上，所述的传输空间输入透镜712具备驱动电机，在真空和大气状态下可沿传输空间真空管道轴向平移。

所述的腔空间滤波器77包括腔空间真空管道、及固定在该腔空间真空管道前后两端的腔空间输入透镜771、腔空间输出透镜772和腔空间滤波孔盘773，所述的腔空间输入透镜771和腔空间输出透镜772均具备驱动电机，在真空和大气状态下可沿腔空间真空管道轴向平移。

参照图4，如图所示，光纤光源组件1包括两路功率可调的单模光纤光源113、以及位于传输空间真空管道内的第一光纤准直器111、第一直角全反射棱镜112、第二光纤准直器121和第二直角全反射棱镜122；所述的单模光纤光源113的第一输出端通过第一路光纤110进入传输空间滤波器71的传输空间真空管道后与第一光纤准直器111相连，该第一光纤准直器111输出光束发散角与传输空间输入透镜712相匹配，光束经过第一直角全反射棱镜112分束镜像成为传输空间滤波孔盘713的第一小孔7131的出射光束；所述的单模光纤光源113的第二输出端通过第二路光纤120进入传输空间滤波器71的传输空间真空管道与第二光纤准直器121相连，该第二光纤准直器121输出光束发散角与传输空间滤波器71的传输空间输出透镜711相匹配，光束经过第二直角全反射棱镜122分束镜像成为传输空间滤波孔盘713的第二小孔7132出射光束，该出射光束经第二光纤准直器121和传输空间输出透镜711准直后入射到所述的楔形反射镜2，所述的楔形反射镜2前表面镀反射膜，后表面镀增透膜。

参照图5，如图所示，波前采集组件3包括波前传感器31和位于传输空间真空管道内的小口径透镜32和反射镜33；第二光纤准直器121和传输空间输出透镜711输出的准直光束经所述的楔形反射镜2前表面反射后偏转微小角度返回传输空间输出透镜711，经所述的反射镜33反射后进入小口径透镜32完成光束缩束后，入射至波前传感器31。

参照图6，如图所示，波片组件4包括位于所述的腔空间真空管道内第一波片41、第一波片驱动电机、第二波片42和第二波片驱动电机；第一波片41和第二波片42均为1/2波片，所述的第一波片41通过第一波片驱动电机移至腔空间滤波孔盘773的第二小孔7732处，所述的第二波片42通过第二波片驱动电机移至腔空间滤波孔盘773的第三小孔7733处。

参照图7，如图所示，真空机组5包括由低真空机组和高真空机组构成的低温泵真空组合机组51，以及传输真空闸板阀52和腔真空闸板阀53；所述的传输真空闸板阀52和腔真空闸板阀53分别与传输空间滤波器71和腔空间滤波器77相连通，通过控制传输真空闸板阀52和腔真空闸板阀53的开启与关闭，维持传输空间滤波器71和腔空间滤波器77处于真空或大气状态。

所述的计算机6分别与所述的波前传感器31和变形镜79相连；所述的波前传感器31采用连续或脉冲单帧触发模式工作，测量入射至波前传感器31光束的像差数据；所述的计算机6依据波前传感器31的测量波前数据反馈控制所述的变形镜79完成像差校正。

所述的传输空间输入透镜712、传输空间输出透镜711、腔空间输入透镜771和腔空间输出透镜772均为厚透镜，焦距f满足如下公式：

式中：ng为透镜折射率，r1和r2分别为厚透镜两侧球面的曲率，d为透镜中心两侧球面之间的厚度，n1和n2分别为厚透镜两侧介质的折射率。

所述的第一路光纤110和第二路光纤120均为保偏光纤，输出水平偏振连续光源，并与多程级联放大激光驱动器7运行种子激光光源工作波长相一致；第一光纤准直器111和第一直角全反射棱镜112前后依次固定在组合调整架上，调整架具备整体升降、俯仰、偏摆、左右和前后平移五维精密调节；第一光纤准直器111、第一直角全反射棱镜112和传输空间输入透镜712组合产生近衍射极限傍轴平面波光束入射多程级联放大激光驱动器7。

开启所述的波片真空驱动电机将第一波片41和第二波片42分别移至腔空间滤波孔盘773的第二小孔7732和第三小孔7733处后，所述的近衍射极限傍轴平面波光束经所述的助推反射镜73、透反偏振片74、腔反射镜75和变形镜79反射后在腔空间滤波器77往返传输两次，在传输空间滤波器71往返传输一次，与多程级联放大激光驱动器7的运行种子激光光源路径相同，通过波前采集组件3采集所述的近衍射极限傍轴平面波光束经过多程级联放大激光驱动器7后输出光束的像差数据。

所述的第二光纤准直器121和第二直角全反射棱镜122依次固定组合调整架上，调整架具备整体升降、俯仰、偏摆、左右和前后平移五维精密调节；所述的第二光纤准直器121，第二直角全反射棱镜122和传输空间输出透镜711组合产生近衍射极限同轴平面波光束入射多程级联放大激光驱动器7，近衍射极限同轴平面波光束经楔形反射镜2反射进入波前采集组件3，通过波前采集组件3采集所述的近衍射极限同轴平面波光束的像差数据，作为调试多程级联放大激光驱动器7的初始数据。

所述的传输空间输出透镜711固定并以其光轴为基准光轴，即多程级联放大激光驱动器7的调试装置和多程级联放大激光驱动器7所有光学元件皆以传输空间输出透镜711的光轴和空间位置为参照基准完成调试。

所述的传输空间滤波孔盘713和腔空间滤波孔盘773处的聚焦远场特征来源于光束像差特征，影响了传输空间滤波器71和腔空间滤波器77的过孔效率。激光光束在多程级联放大激光驱动器7传输时，远场焦斑发散角来源于离焦像差，其余像差影响焦斑形态；调节所述的传输空间滤波器71和腔空间滤波器77对应透镜的轴向空间位置可动态调整多程级联放大激光驱动器7输出光束离焦像差；调节所述的变形镜79可动态调整多程级联放大激光驱动器7输出光束像差和远场焦斑。

一种多程级联放大激光驱动器的调试方法，包括如下步骤：

①、将所述的传输空间滤波器71的传输空间真空管道安装在光学台面的支撑架上，输入端安装传输空间输入透镜712，输出端安装并固定传输空间输出透镜711，传输空间真空管道机械中心轴与传输空间输出透镜711同光轴；通过权利要求2所述的公式得到传输空间真空管道内为真空条件下输出透镜711焦距，传输空间滤波器71滤波孔盘713的第二小孔7132中心与传输空间输出透镜711真空条件下的焦点重合，在第二小孔7132附近安装第二光纤准直器121和第二直角全反射棱镜122组合调整架，第二光纤准直器121的光纤点光源小于传输空间输出透镜711的一倍衍射极限，并与第二小孔7132中心构成镜像关系；所述的单模光纤光源113第二输出端通过第二路光纤120将光源传输至第二光纤准直器121和第二直角全反射棱镜122，经所述的传输空间滤波器71的传输空间输出透镜711准直后产生近衍射极限同轴平面波光束；在所述的传输空间滤波器71的传输空间滤波孔盘713的第一小孔7131附近安装第一光纤准直器111和第一直角全反射棱镜112组合调整架，第一光纤准直器111的光纤点光源小于传输空间输入透镜712的一倍衍射极限，并与第一小孔7131中心构成镜像关系；所述的单模光纤光源113第一输出端通过第一路光纤110将光源传输至第一光纤准直器111和第一直角全反射棱镜112，经所述的传输空间滤波器71传输空间输入透镜712准直后产生近衍射极限傍轴平面波光束；

②、开启所述的真空机组5的低温泵真空组合机组51的低真空机组和高真空机组、传输真空闸板阀52将传输空间滤波器71抽至真空状态；在所述的传输空间滤波器71的传输空间输出透镜711后放置楔形反射镜2并调节其俯仰和偏摆，近衍射极限同轴平面波光束经楔形反射镜2反射进入波前采集组件3，波前传感器31测量缩束光束输出像差，沿轴向精细调节波前采集组件3中的小口径透镜32，离焦像差调节至零，记录像差数据，记作ф0，作为调试多程级联放大激光驱动器7的初始数据；所述的第二光纤准直器121和第二直角全反射棱镜122的组合调整架整体平移至滤波孔盘713侧边，即移出光路；

③、通过激光跟踪仪，按照多程级联放大激光驱动器7的光路和空间排布，在传输空间滤波器71传输空间输入透镜711输出的近衍射极限傍轴平面波光束的光路中放置助推反射镜73，调节助推反射镜73的水平偏转和俯仰角，使入射的近衍射极限傍轴平面波光束经过助推反射镜73反射后重新入射传输空间滤波器71，经所述的第二小孔7132后入射楔形反射镜2和波前采集组件3，波前传感器31记录像差数据，记作ф1；在所述的助推反射镜73和传输空间输入透镜711之间放置助推放大器72，整体调试助推放大器72的水平偏转和俯仰角后，波前传感器31记录像差数据，记作ф2；通过所述的驱动电机调节传输空间输入透镜711轴向位置，当像差数据ф2中离焦像差为发散时，传输空间输入透镜711沿传输空间真空管道向远离所述的第二小孔7132的方向同轴移动，当像差数据ф2中离焦像差为汇聚时，传输空间输入透镜711沿传输空间真空管道向靠近所述的第二小孔7132的方向同轴移动，当波前传感器31记录的像差数据ф2中离焦像差为零时，输入透镜711停止移动并固定锁紧；

④、将腔空间滤波器77的腔空间真空管道安装在光学台面的支撑架上，输入端安装腔空间输入透镜771，输出端安装腔空间输出透镜772，腔空间真空管道机械中心轴与腔空间输入透镜771和腔空间输出透镜772同光轴；通过式(1)得到传输空间真空管道内真空条件下腔空间输入透镜771和腔空间输出透镜771焦距，通过调节驱动电机将所述的腔空间输入透镜771和腔空间输出透镜772的焦点重合，放置腔空间滤波器77的腔空间滤波孔盘773，第五小孔7735中心位于与腔空间输入透镜771和腔空间输出透镜772共同焦点处；开启所述的真空机组5的低温泵真空组合机组51的低真空机组和高真空机组、腔真空闸板阀53，将腔空间滤波器抽至真空，在真空条件下通过腔空间输入透镜771和腔空间输出透镜772的驱动电机将腔空间输入透镜771和腔空间输出透镜772调节至共轴共焦；

⑤、依据多程级联放大激光驱动器7的光路和空间排布，利用激光跟踪仪在所述的腔空间滤波器77的腔空间输出透镜772出口端安装变形镜79；在腔空间滤波器77的腔空间输入透镜771处安装透反偏振片74，并调节至偏振工作角；调节助推反射镜73的水平偏转和俯仰角，将传输空间滤波器71的传输空间输入透镜711输出的近衍射极限傍轴平面波光束经透反偏振片74反射后进入腔空间滤波器77；腔空间滤波器77的腔空间输出透镜772和变形镜79之间安装腔放大器78；近衍射极限傍轴平面波光束在腔空间滤波器77、腔放大器78、变形镜79内往返传输一次，返回传输空间滤波器71，波前传感器31记录像差数据，记作ф3；通过驱动电机沿光轴平移腔空间输出透镜772，当像差数据ф3中离焦像差为发散时，腔空间输出透镜772沿腔空间真空管道向远离第五小孔7735的方向同轴移动调节,当像差数据ф3中离焦像差为汇聚时，腔空间输入透镜772沿真空管道向靠近第五小孔7735的方向同轴移动调节，记录的像差数据ф3中离焦像差为零时，腔空间输出透镜772停止移动并完成固定锁紧；

⑥、所述的透反偏振片74后方安装电光开关76和腔反射镜75，电光开关76和腔反射镜75镜面中心法线方向与腔空间滤波器77的中心光轴重合；波片组件4的第一波片41通过第一波片驱动电机移至腔空间滤波孔盘773的第二小孔7732处；波片组件4的第二波片42通过第二波片驱动电机移至腔空间滤波器77的滤波孔盘773的第三小孔7733处；微调透反偏振片74姿态将传输空间滤波器71的传输空间输入透镜711输出的近衍射极限傍轴平面波微小偏转后傍轴经过第一小孔7731后入射腔放大器78和变形镜79，微调变形镜79姿态将入射光束微小偏转后傍轴穿过第二小孔7732和第一波片41，光束偏振方向旋转90°后透射进入透反偏振片74和电光开关76后入射至腔反射镜75，微调腔反射镜75姿态将光束折返后透射经过电光开关76和透反偏振片74入射至第三小孔7733和第二波片42，光束偏振方向再次旋转90°，再次经过腔放大器78入射至变形镜79，光束经变形镜79反射折返后经过第四小孔7734后通过透反偏振片74反射后重新返回至助推空间滤波器71，开启波前传感器31记录像差数据，记作ф4；通过驱动电机沿光轴平移腔空间输入透镜771，当像差数据ф4中离焦像差为发散时，腔空间输入透镜771沿腔空间真空管道向远离第五小孔7735的方向移动调节,当像差数据ф4中离焦像差为汇聚时，输入透镜771沿腔空间真空管道向靠近第五小孔7735的方向移动调节，当像差数据ф4中离焦像差为零时，输出透镜771停止移动并完成固定锁紧；

⑦、完成上述所述的调试流程后，记录的像差数据ф0，ф1，ф2，ф3，ф4中离焦像差均被调至为零，多程级联放大激光驱动器7具备了良好的空间滤波过孔效率；像差数据ф4和ф0的之间的差异即为多程级联放大激光驱动器7完成调试后的剩余像差；

⑧、将光纤光源组件1第一光纤准直器111和第一直角全反射棱镜112的组合调整架整体平移至滤波孔盘713侧边，移出光路，通过波片真空驱动电机，使第一波片41和第二波片42分别移出腔空间滤波孔盘773的第二小孔7732和第三小孔7733，多程级联放大激光驱动器7调试装置完成调试工作；将运行种子激光光源注入到所述的多程级联放大激光驱动器7的助推空间滤波器71的滤波孔盘713的第一小孔7131；通过波前传感器31，计算机6和变形镜79，对种子激光光源注入多程级联放大激光驱动器7后输出的像差进行校正。

实施例中，上述多程级联放大激光驱动器调节装置和方法应用于神光激光装置。传输空间滤波器71和腔空间滤波器77均为长程空间滤波器，传输空间滤波器71长度约32m，传输空间输入透镜712和传输空间输出透镜711焦距在真空条件下分别为16056mm和15973mm，腔空间滤波器77长度约22m，腔空间输入透镜771和腔空间输出透镜772在真空条件下焦距分别为11886mm和11117mm。近衍射极限同轴平面波光束、近衍射极限傍轴平面波光束和运行种子激光光源光束口径均为300mm×300mm(正方形)；透反偏振片74工作角为53°；运行种子激光光源波长为1.053μm；光纤光源组件1的第一路光纤110输出功率约为450mw，第二路光纤120输出功率约为50mw；波前传感器31测量精度为0.01μm，测量范围30μm；第一波片41和第二波片42都是1/2波片；楔形反射镜前表面镀0.5％反射率的反射膜，后表面镀0.05％反射率的增透膜；激光跟踪仪(api公司)的测量精度15μm±5ppm；真空机组5的低温泵真空组合机组51的中爱德华低真空机组抽速100升/秒，cti高真空机组抽速5000升/秒。

参照图8，如图所示，像差采集数据表明，在调试过程中将影响神光高功率多程级联放大激光驱动器中空间滤波器过孔效率的离焦像差(pv＝9.504，rms＝2.003)去除，随后变形镜校正种子激光光源剩余输出像差，光束质量大幅提升(pv＝0.825，rms＝0.151)(上述实验数据皆对照于第二光纤准直器121，第二直角全反射棱镜122和传输空间滤波器71的输出透镜711组合产生同轴近衍射极限的高质量平面波构建的调试基准光源波前数据而得出)，因而可实现安全运行，提升了大型激光驱动器在线装校调试能力和输出光束质量，具备了可靠开展物理实验运行任务的能力。