一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种大口径晶体倍频转换装置，它用于高能汤姆逊探针光的发展，通过以角度匹配模式工作的二倍频转换模块与以非临界相位匹配模式工作的四倍频转换模块实现高能激光的高效转换，并通过四倍频透镜模块实现高能光束的聚焦。
【背景技术】
[0002]倍频转换技术是获得某一固定波长激光的重要方法，主要通过晶体如KDP、DKDP,ADP等的倍频效应来得到，经文献检索，申请号为201310156653.4的中国发明专利申请提出了一种混频晶体四维高精度调整机构，该机构采用了仰卧姿态调整机构和偏摆姿态调整机构实现混频晶体框的调整，申请号为201310156389.4的中国发明专利申请提出了一种内置式高通量大口径激光频率转换装置，该转换装置采用了与上述发明申请的仰卧姿态调整机构和偏摆姿态调整机构相同结构的偏摆微驱动机构和仰卧微驱动机构，实现了混频调角及移动组件的二维调整。
[0003]但是，由于晶体具有较高的温度敏感度，在较小的温度变化下就能大幅度降低晶体的倍频效率，因此对晶体需要进行高精度的温度控制。在许多领域，大光束高频率激光的需求越来越迫切，同时，90°非临界相位匹配技术因为其具有较大的有效非线性光学系数、较小的相位匹配角灵敏度、没有光学走离和利用率高等优势而得到越来越多的应用，而90°非临界相位匹配技术的主要实现条件就是保证晶体工作在某一确定的温度条件下。目前，针对小晶体的温度控制技术比较成熟，装置也已经商品化，但是，如前所述，由于对大口径晶体的温度控制精度控制提出了越来越高的要求，现有的大口径激光倍频转换及聚焦装置不具有温度调控能力，无法实现大口径晶体精确温度控制并能保持晶体具有较高温度面均匀性，不能实现非临界相位匹配。
[0004]聚焦透镜工程应用十分广泛，如各种激光加工、激光检测等，大部分设备也能实现调焦甚至自动调焦。但目前用于高功率(万焦级)激光的大口径聚焦透镜不能在X轴、Y轴和Z轴三个方向都实现精确调焦，将多束高能激光聚焦到空间某一微小截面内存在困难。激光通过晶体倍频效应以获得高能探针光时，需要对激光转换效率检测，并且倍频晶体、聚焦透镜及窗口玻璃在工作过程中损伤严重，而现有的激光倍频与高能激光聚焦装置无法在保证安全快捷的同时对光束质量及转换效率进行实时监测并在线更换倍频晶体、聚焦透镜及窗口玻璃等易损零件。
【发明内容】
[0005]本发明是为解决现有的大口径激光倍频转换及聚焦装置不具有温度调控能力，以及现有基于晶体倍频效应与激光聚焦获得高能的汤姆逊探针光的装置存在不能在线监测倍频激光的质量与转换效率和在线替换装置简化损伤晶体、透镜与窗口玻璃的问题，进而提供一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置。
[0006]本发明的技术方案是:一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置包括二倍频转换模块、四倍频转换模块、四倍频透镜过渡件和聚焦透镜；
[0007]二倍频转换模块包括二倍频调角机构，二倍频调角机构包括二倍频俯仰驱动组件和二倍频偏摆驱动组件；
[0008]四倍频转换模块包括四倍频调角机构，四倍频调角机构包括四倍频俯仰驱动组件和四倍频摇摆驱动组件；
[0009]二倍频转换模块、四倍频转换模块、四倍频透镜过渡件和聚焦透镜四者顺着光射方向顺次设置；
[0010]四倍频转换模块还包括四倍频温控窗口组件、第二温控箱体、第一温控箱体、四倍频靶窗窗口导向组件和四倍频卡计；二倍频转换模块还包括第三箱体和第四箱体；
[0011]第一温控箱体的一端面与第二温控箱体的一端面密封连接，第一温控箱体与第二温控箱体上开设有贯通的温控流道，四倍频温控窗口组件可拆卸封装在第一温控箱体的另一端面上，四倍频靶窗窗口导向组件可拆卸封装在第一温控箱体的另一端面上，第三箱体的一端面与第四箱体的一端面密封连接，第四箱体的另一端面与四倍频温控窗口组件连接，四倍频靶窗窗口导向组件通过四倍频透镜过渡件与聚焦透镜连接；第一温控箱体的下端面上开设有取样口，取样口上设置有取样窗口玻璃，取样窗口玻璃通过压板安装在第一温控箱体上，四倍频卡计安装在压板上，四倍频调角机构安装在第二温控箱体和第二温控箱体相交处的内腔中，四倍频俯仰驱动组件和四倍频摇摆驱动组件位于第二温控箱体内，二倍频调角机构安装在第三箱体和第四箱体相交处的内腔中，二倍频俯仰驱动组件和二倍频摇摆驱动组件位于第三箱体内。
[0012]本发明与现有技术相比具有以下效果:本发明是将光学元件晶体放在一种带有恒温水控制的箱体内进行加热的装置，将晶体组件、俯仰驱动组件以及偏摆驱动组件等放置在温控箱体或箱体内，温控箱体开设有温控流道，通过温控箱体内恒温水的循环流动加热晶体达到所需要的温度。控制方式比较简单，可以达到晶体所需的任何温度。
[0013]通过以角度匹配模式工作的二倍频转换模块与以非临界相位匹配模式工作的四倍频转换模块实现高能激光的高效转换，并通过四倍频透镜模块实现高能光束的聚焦。
[0014]本发明的整体结构紧凑，各功能模块分工明确、集成化程度高，模块与模块直接连接，与现有装置相比更为简单方便，如将法兰直接设计到四倍频转换模块上，实现了与四倍频透镜模块的直接连接。本发明采用大口径四倍频晶体获得四倍频激光，相比于使用三倍频激光作为探针光可输出更高功率。本发明在四倍频转换模块上开设取样口，实现了激光的质量与倍频转换效率的在线监测，相比于现有同类装置结构更为紧凑，取样更为方便，四倍频靶窗窗口导向组件可拆卸封装在第一温控箱体上能实现损伤的晶体、透镜与窗口玻璃的更换，窗口玻璃也能实现在线更换等，与现有装置相比功能更为完备，操作更为方便快捷。本发明还具有操作方便，易于拆卸且控制精度高等优点。
【附图说明】
[0015]图1是本发明整体结构示意图，图2是四倍频透镜过渡件结构示意图，图3是四倍频转换模块结构示意图，图4是图3的主剖视图，图5是四倍频靶窗窗口导向组件示意图，图6是带有进水口和出水口的四倍频调角机构示意图，图7是去掉进水口和出水口的四倍频调角机构示意图，图8是晶体组件的主视图，图9是晶体框水路剖视图，图10是二倍频转换模块示意图，图11是图10的主剖视图，图12是二倍频调角机构示意图，图13是聚焦透镜整体结构示意图，图14是Z向位置调整组件的结构示意图，图15是透镜调焦镜筒和驱动组件装配结构示意图，图16是图15的剖面图，图17是驱动组件的结构示意图，图18是Y向位置调整组件和X向位置调整组件连接结构示意图，图19是Y向位置调整组件结构示意图，图20是X向位置调整组件结构示意图，图21是透镜替换单元组件结构示意图，图22是透镜屏蔽片组件结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]【具体实施方式】一:结合图1-图22说明，本实施方式的一种实现频率转换和光束聚焦的大口径晶体倍频转换装置，它包括二倍频转换模块101、四倍频转换模块102、四倍频透镜过渡件103和聚焦透镜I ;
[0017]二倍频转换模块101包括二倍频调角机构104，二倍频调角机构104包括二倍频仰卧驱动组件805和二倍频偏摆驱动组件801 ;
[0018]四倍频转换模块102包括四倍频调角机构504，四倍频调角机构504包括四倍频俯仰驱动组件705和四倍频摇摆驱动组件701 ;
[0019]二倍频转换模块101、四倍频转换模块102、四倍频透镜过渡件103和聚焦透镜I四者顺着光射方向顺次设置；
[0020]四倍频转换模块102还包括四倍频温控窗口组件401、第二温控箱体402、第一温控箱体403、四倍频靶窗窗口导向组件404和四倍频卡计509 ;二倍频转换模块101还包括第三箱体803和第四箱体804 ;
[0021 ] 第一温控箱体402 —端面与第二温控箱体403 —端面密封连接，第一温控箱体402与第二温控箱体403上开设有贯通的温控流道512，四倍频温控窗口组件401可拆卸封装在第一温控箱体402的另一端面上，四倍频靶窗窗口导向组件404可拆卸封装在第一温控箱体403另一端面上，第三箱体803的一端面与第四箱体804的一端面密封连接，第四箱体804的另一端面与四倍频温控窗口组件401连接，四倍频靶窗窗口导向组件404通过四倍频透镜过渡件103与聚焦透镜I连接；第一温控箱体402的下端面上开设有取样口 4021，取样口 4021上设置有取样窗口玻璃510，取样窗口玻璃510通过压板508安装在第一温控