高功率激光阵列平行输出调整装置及其方法与流程

本发明涉及高功率激光仪器领域，特别是一种高功率激光阵列平行输出调整装置及调整方法。

背景技术：

高功率平行激光输出阵列是空间光束合束领域的基础。在低功率领域，可以通过干涉方法来测量激光光束平行性，通过观察两光束的干涉条纹可以判断光束是否平行。基于此原理，专利号zl201110211062.3的中国发明专利提出了一种较低功率激光束调节平行系统，该系统包含激光探头、承载平台、刻度板和计算机系统，通过计算光斑坐标差异进行反馈调整，该方法承受激光功率不高，仪器造价昂贵，数据处理繁杂。因此研发一种系统结构简单、系统器件廉价，数据处理简单、承受高功率、可拓展为自动调整的高功率激光阵列平行输出调整装置及其测量方法成为目前研究热点。

技术实现要素：

为解决上述已有技术存在的不足，本发明提出一种高功率激光阵列平行输出调整装置及其测量方法，该装置用于改善现存激光阵列平行输出调整装置承受功率不高、仪器造价昂贵、数据处理繁杂等不足，解决快速调整高功率激光阵列平行输出问题。

本发明的技术解决方案如下：

一种高功率激光阵列平行输出调整装置，其特点在于，包括至少二个调整模块、聚焦透镜、高反镜片、图像探测器以及与该图像探测器相连的数据处理设备；

所述的聚焦透镜放置在激光阵列后方任意位置，所述的图像探测器放置在聚焦透镜后焦面位置，且待调整的激光阵列、聚焦透镜和图像探测器共光轴，所述的高反镜片放置在聚焦透镜与图像探测器之间能够反射所有光束，

待调整的激光阵列由至少二个激光输出单元组成，且输出为准直光，每个激光输出单元固定在所述的调整模块上，使激光输出单元的姿态随调整模块同步改变；

所述的高反镜片的透过功率小于所述的图像探测器的最高输入功率。

所述的聚焦透镜和高反镜片口径与所述的待调整的激光阵列最大边际尺寸相匹配。

所述的数据处理设备能显示和标记光斑位置。

利用上述高功率激光阵列平行输出调整装置进行激光阵列平行输出的调整方法，该方法包括如下步骤：

步骤1)以待调整的激光阵列任意一个激光输出单元的输出光束作为基准光束，遮挡其他激光输出单元，调整基准光束与聚焦透镜、图像探测器共光轴，调整图像探测器使基准光束的光斑显示在图像探测器视野中央，在数据处理设备上标记基准光束的光斑位置，作为基准位置；

步骤2)任意选择除基准光束外的一个激光输出单元的输出光束，遮挡基准光束和其他光束，通过调节该激光输出单元的调整模块，改变该激光输出单元的姿态，直到输出光束的光斑与基准位置重合；

步骤3)以此类推，直到所有激光输出单元调节完成。

所述的高反镜片的透过功率小于所述的图像探测器的最高输入功率。

所述的数据处理设备能显示和标记光斑位置。

所述的高功率范围是几十瓦及以上。

所述的准直光束经过聚焦透镜后，将汇聚在聚焦透镜后焦面，多束平行准直光束经过聚焦透镜后，将汇聚在聚焦透镜后焦面上同一点。

与现有技术相比，本发明的技术效果如下：

1)具有调整装置结构简单、操作简单、数据处理简单、能承受高功率的特点；

2)光学器件均采用普通光学部件，成本低易维护；

3)调整模块结合数据处理模块，可进一步拓展为自动调整。

附图说明

图1为本发明高功率激光阵列平行输出调整装置实施例的结构示意图；

附图标记：

1调整模块；2激光阵列；3非平行情况下激光阵列；4基准光束；5非平行情况下激光光束；6聚焦透镜；7图像探测器；8数据处理设备；9高反镜片；10挡光板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明，实施例仅用于解释本发明，不应以此限制本发明的保护范围。

先请参阅图1，图1为本发明高功率激光阵列平行输出调整装置实施例的结构示意图，由图可见，本发明高功率激光阵列平行输出调整装置，包括激光阵列2、调整模块1、聚焦透镜6、高反镜片9、图像探测器7以及与该图像探测器7相连的数据处理设备8，所述的激光阵列2包含多个激光输出单元，选取任意一个激光输出单元的输出光束作为基准光束4，所述的数据处理设备8能显示和标记光斑位置，所述的基准光束4、聚焦透镜6、图像探测器7共光轴。

在本实施例中，激光阵列2的激光输出单元固定在各自独立的调整模块1上，激光阵列2的激光输出单元发出准直光束，其中包含基准光束4和非平行情况下激光光束5，准直光束传输到聚焦透镜6，聚焦透镜6放置在激光阵列2后方任意位置，准直光束在聚集透镜6后方汇聚到图像探测器7，图像探测器7放置在聚焦透镜6后焦面位置，高反镜片9放置在聚焦透镜6于图像探测器之间能够反射所有光束位置，数据处理设备8于图像探测器7相连，显示和标记光斑位置。

在本实施例中，激光阵列2的激光输出单元的姿态与其各自独立的调整模块1同步改变。

在本实施例中，聚焦透镜6和高反镜片9的口径与激光阵列2的最大边际尺寸相匹配，以满足近轴条件减小像差。

在本实施例中高反镜片9的透过功率小于所述的图像探测器7的最高输入功率。在本实施例中，聚焦透镜6采用短焦距，以实现短的瑞利距离。

在本实施例中，基准光束4的姿态在调整过程中保持不变。

在本实施例中，通过不断调整非平行情况下激光光束5的姿态，令数据处理设备8中光斑位置与基准光束4光斑位置重合，实现高功率激光阵列平行输出。

本发明的调整方法为：

1.调整准备过程

以待调整的激光阵任意一个激光输出单元的输出光束作为基准光束，遮挡其他激光输出单元，调整基准光束与聚焦透镜、图像探测器共光轴，调整图像探测器使基准光束的光斑显示在图像探测器视野中央，在数据处理设备上标记基准光束的光斑位置，作为基准位置；

2.调整过程

任意选择除基准光束外的一个激光输出单元的输出光束，遮挡基准光束和其他光束，调整光束所在调整模块姿态，令光束光斑出现在图像探测器视野中，再持续精调调整模块令光斑位置与基准光束光斑位置重合。以此类推，直到所有激光输出单元调节完成。

3.调整原理

根据几何光学理论，平行光束入射聚焦透镜，平行光束将聚焦在焦平面，平行光轴的平行光束入射聚焦透镜，光束将会聚在透镜焦点位置，系统中的基准光束和非平行情况下激光光束都是准直光束，经过聚焦透镜都将各自会聚在透镜后焦面上，基准光束与透镜共光轴，因此汇聚在后焦点，当其他光束与基准光束平行时，也将会聚在同一位置，会聚光斑位置将重合，反之，当所有准直光束汇聚光斑位置调整到基准光束光斑汇聚点(透镜后焦点)时，所有准直光束与基准光束平行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，其描述较为具体和详细，仅用于说明本发明的技术方案而非限制，对于本领域中的技术人员，可以对本发明的技术方案进行修改变形与润饰，此类均属于本发明技术方案的精神和范围，因此本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。