基于光栅衍射的晶体自准直调整装置和方法
【专利摘要】一种基于光栅衍射的晶体自准直调整装置和方法，装置包括：一紧贴空间滤波器小孔后放置的透射光栅，光栅中心有一个直径大于焦斑直径的圆形未刻蚀区；发光二极管和准直透镜构成准直的非相干照明光源，照射所述的透射光栅；由成像透镜和远场探测器置于所述的透射光栅的衍射光束方向构成远场成像系统，所述的远场探测器的输出接一计算机；计算机控制的需要自准直调整的晶体。本发明具有设备简、调整易和精度高的特点。
【专利说明】基于光栅衍射的晶体自准直调整装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明与高功率激光装置有关，特别是一种在高功率激光装置中基于光栅衍射的晶体自准直调整装置和方法。
【背景技术】
[0002]国内外目前用于惯性约束核聚变的高功率激光装置，例如我国的神光Π，美国的NIF装置，都要涉及晶体的自准直调整。传统的晶体自准直技术采用的是在漏光反射镜后面建立一个远场监测系统，其光路结构如图1所示。从晶体10表面返回的激光通过漏光反射镜2后，经过远场成像透镜8聚焦到远场探测器9上。传统的晶体自准直过程如下，首次调整时要在晶体10前放置一块角锥，让激光沿原路返回，用远场探测器9记录返回的光斑位置，即为基准位置，然后撤掉角锥，把晶体10放置于光路中，在远场探测器9上看到晶体返回的焦斑位置，如果与基准位置不同，则调整晶体10直到与基准位置相同。
[0003]这种方案整个光路的体积比较庞大，需要使用大口径的成像透镜，价格比较昂贵。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术在于克服上述现有技术的问题，提供一种基于光栅衍射的晶体自准直调整装置，该装置具有设备简、调整易、精度高的特点。
[0005]本发明的技术解决方案如下:
[0006]一种基于光栅衍射的晶体自准直调整装置，特点在于其构成包括:一紧贴空间滤波器小孔后放置的透射光栅，光栅中心有一个直径大于焦斑直径的圆形未刻蚀区；发光二极管和准直透镜构成准直的非相干照明光源，照射所述的透射光栅；由成像透镜和远场探测器置于所述的透射光栅的衍射光束方向构成远场成像系统，所述的远场探测器的输出接一计算机；计算机控制的需要自准直调整的晶体。
[0007]利用所述的基于光栅衍射的晶体自准直调整装置实现高功率激光装置中晶体自准直调整的方法，包括如下步骤:
[0008]①在主激光方向依次是所述的空间滤波器和待调整的晶体，首先在空间滤波器的小孔的后面紧贴其小孔板放置所述的透射光栅，并保证小孔的中心和光栅的中心重合；
[0009]②打开主激光，激光束的焦斑穿过小孔且穿过光栅的圆形未刻蚀区，最终照射到需要调整的晶体上；
[0010]③打开发光二极管照射透射光栅产生衍射，调整非相干照明光源的准直光束的入射角，使透射光栅产生的一级或者二级衍射光，使透射光栅轮廓图像通过成像透镜成像在远场探测器上，该远场探测器将透射光栅轮廓图像输入所述的计算机；
[0011]④根据计算机上透射光栅的轮廓图像，调整晶体，使晶体表面反射的主激光的焦斑调进入透射光栅轮廓图像的圆形未刻蚀区，即完成晶体的自准直调整。
[0012]本发明的技术效果如下:
[0013]通过在小孔板后面放置带有圆形未刻蚀区的透射光栅，将发光二级管照明光通过光栅的衍射光成像到远场探测器上，避免了使用大口径的成像透镜，根据光栅的轮廓图像，精确地将晶体表面反射的主激光的焦斑光斑调进光栅的圆形未刻蚀区。经试用表明，本装置具有设备简、调整易、精度高的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是传统的晶体自准直调整装置的光路示意图
[0015]图2是本发明基于光栅衍射的晶体自准直调整装置的光路示意图
[0016]图中:1 一第一反射镜2—漏光反射镜3—小孔4 一透射光栅5 —空间滤波器6—发光二极管7—准直透镜8—成像透镜9 一远场探测器10—晶体
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0018]先请参阅图2，图2是本发明基于光栅衍射的晶体自准直调整装置的光路示意图，由图可见，本发明基于光栅衍射的晶体自准直调整装置的构成包括:
[0019]一紧贴空间滤波器5小孔3后放置的透射光栅4，光栅中心有一个直径大于焦斑直径的圆形未刻蚀区；
[0020]发光二极管6和准直透镜7构成准直的非相干照明光源，照射所述的透射光栅4 ;
[0021]由成像透镜8和远场探测器9置于所述的透射光栅4的衍射光束方向构成远场成像系统，所述的远场探测器9的输出接一计算机；
[0022]该计算机控制的需要自准直调整的晶体10。
[0023]利用所述的基于光栅衍射的晶体自准直调整装置实现高功率激光装置中晶体的自准直调整方法，包括如下步骤:
[0024]①在主激光方向依次是所述的空间滤波器5和待调整的晶体10，首先在空间滤波器5的小孔3的后面紧贴其小孔板放置所述的透射光栅4，并保证小孔3的中心和透射光栅4的中心重合；
[0025]②打开主激光，主激光束穿过小孔3和透射光栅4，最终照射到待调整的晶体10上;
[0026]③打开发光二极管6照射透射光栅4产生衍射，调整非相干照明光源的准直光束的入射角，使透射光栅4产生的一级或者二级衍射光形成的透射光栅的轮廓经成像透镜8成像在远场探测器9上，远场探测器9将透射光栅4的轮廓的图像输入所述的计算机；
[0027]④根据计算机上透射光栅的轮廓图像，调整所述的晶体10，使晶体10表面反射的主激光的焦斑进入所述的透射光栅的轮廓图像的圆形未刻蚀区，即完成晶体的自准直调整。
[0028]综上所述，本发明装置和方法具有设备简、调整易、精度高的特点。
【权利要求】
1.一种基于光栅衍射的晶体自准直调整装置，特征在于其构成包括:一紧贴空间滤波器(5)小孔(3)后放置的透射光栅(4)，光栅中心有一个直径大于焦斑直径的圆形未刻蚀区；发光二极管(6)和准直透镜(7)构成准直的非相干照明光源，照射所述的透射光栅(4);由成像透镜(8)和远场探测器(9)置于所述的透射光栅(4)的衍射光束方向构成远场成像系统，所述的远场探测器(9)的输出端接计算机的输入端；该计算机控制的需要自准直调整的晶体(10)。
2.利用权利要求1所述的基于光栅衍射的晶体自准直调整装置实现高功率激光装置中晶体的自准直调整方法，特征在于该方法包括如下步骤: ①在主激光方向依次是所述的空间滤波器(5)和待调整的晶体(10)，首先在空间滤波器(5)的小孔(3)的后面紧贴其小孔板放置所述的透射光栅(4)，并保证小孔(3)的中心和透射光栅(4)的中心重合； ②打开主激光，主激光束穿过小孔(3)和透射光栅(4)，最终照射到待调整的晶体(10)上; ③打开发光二极管(6)照射透射光栅(4)产生衍射，调整非相干照明光源的准直光束的入射角，使透射光栅(4)产生的一级或者二级衍射光形成的透射光栅的轮廓经成像透镜(8)成像在远场探测器(9)上，远场探测器(9)将透射光栅(4)的轮廓的图像输入所述的计算机； ④根据计算机上透射光栅的轮廓图像，调整所述的晶体(10)，使晶体(10)表面反射的主激光的焦斑进入所述的透射光栅的轮廓图像的圆形未刻蚀区，即完成晶体的自准直调 整。
【文档编号】G02B27/30GK104503100SQ201410779031
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】刘代中, 秦海棠, 欧阳小平, 王阳, 杨冬, 朱宝强 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所