一種基于單波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于單波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置，本發(fā)明專利技術(shù)以兩路光路時序合成為例，該裝置由1號脈沖子激光器(1)、2號脈沖子激光器(2)、1號變形鏡(3)、2號變形鏡(4)、合束轉(zhuǎn)盤(5)、波前傳感器(6)、1號觸發(fā)信號源(7)、2號觸發(fā)信號源(8)、波前處理系統(tǒng)(9)和信號發(fā)生器(10)組成，其中，波前傳感器(6)置于合束轉(zhuǎn)盤(5)之后，接收由合束轉(zhuǎn)盤(5)輸出的合束光。該裝置用單波前傳感器和單波前處理系統(tǒng)來校正多路時序合成光束的波前像差，以提升合成后的激光光束質(zhì)量。

A time sequence synthetic laser aberration adaptive correction device based on single wavefront sensor

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種基于單波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置
本專利技術(shù)涉及一種激光像差自適應(yīng)校正控制裝置，尤其涉及一種基于單波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置。
技術(shù)介紹
固體激光因其體積小，重量輕、全點運行等優(yōu)點目前已廣泛應(yīng)用到科研、醫(yī)療、工業(yè)等重要領(lǐng)域。由于固體激光工作過程中有害熱效應(yīng)的影響，如何同時獲得高功率高光束質(zhì)量的固體激光一直是業(yè)內(nèi)極富挑戰(zhàn)的難題。通過多路激光時序合成方式，在理論上保持光束質(zhì)量的同時，獲得更高的輸出功率，是解決該難題的重要技術(shù)路線之一(見于李紅敏，左軍衛(wèi)，徐健，徐一汀，彭欽軍，許祖彥，“脈沖激光的非相干合成技術(shù)研究”，激光技術(shù).39,237-241,2015)。然而在實際的激光系統(tǒng)中，合成光路的靜態(tài)或者動態(tài)像差會惡化子激光光束質(zhì)量，因此，為在功率合成的同時保證較好的合成光束質(zhì)量，必須對激光器波前像差及合束光路像差進行有效校正。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是：解決脈沖光束時序合成各子激光光束存在像差的問題，提供一種基于單波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置，提高合成后激光光束質(zhì)量。本專利技術(shù)解決上述問題采用的技術(shù)方案是：一種基于單波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置，該裝置由1號脈沖子激光器、2號脈沖子激光器、1號變形鏡、2號變形鏡、合束轉(zhuǎn)盤、波前傳感器、1號觸發(fā)信號源、2號觸發(fā)信號源、波前處理系統(tǒng)和信號發(fā)生器組成。在該裝置中，所述波前傳感器連接于波前處理系統(tǒng)的輸入端；1號觸發(fā)信號源對應(yīng)第一路光路中的1號脈沖子激光器，同時2號觸發(fā)信號源對應(yīng)第二路光路中的2號脈沖子激光器，將此兩部分光路與波前傳感器和波前處理系統(tǒng)相連；1號變形鏡、2號變形鏡設(shè)于波前處理系統(tǒng)的輸出端接收控制信號；信號發(fā)生器通過數(shù)據(jù)線纜與1號觸發(fā)信號源和2號觸發(fā)信號源連接以控制系統(tǒng)時序；1號觸發(fā)信號源和2號觸發(fā)信號源的脈沖在時序上是錯位相間，波前傳感器從時序上區(qū)分兩光路波前像差信息；1號觸發(fā)信號源輸出脈沖觸發(fā)信號時，對應(yīng)的1號脈沖子激光器輸出激光，波前傳感器探測波前像差信息并發(fā)送到波前處理系統(tǒng)，波前處理系統(tǒng)根據(jù)接收到的波前像差信息解算1號變形鏡的控制信號使其產(chǎn)生相應(yīng)的面形補償激光像差；在下個時刻，2號觸發(fā)信號源輸出脈沖觸發(fā)信號時，對應(yīng)的2號脈沖子激光器輸出激光，波前傳感器探測波前像差信息并發(fā)送到波前處理系統(tǒng)，波前處理系統(tǒng)根據(jù)接收到的波前像差信息解算2號變形鏡的控制信號使其產(chǎn)生相應(yīng)的面形補償激光像差。通過上述工作模式，基于單臺波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置可實現(xiàn)合成后激光光束質(zhì)量的提高。其中，信號發(fā)生器發(fā)出第奇數(shù)個脈沖信號時，1號觸發(fā)信號源輸出脈沖觸發(fā)信號，其對應(yīng)的1號脈沖子激光器輸出激光。其中，信號發(fā)生器發(fā)出第偶數(shù)個脈沖信號時，2號觸發(fā)信號源輸出脈沖觸發(fā)信號，其對應(yīng)的2號脈沖子激光器輸出激光。其中，1號變形鏡和2號變形鏡是壓電陶瓷、磁致伸縮、電磁式或液壓式驅(qū)動器變形鏡。其中，波前處理系統(tǒng)可以是計算機，也可以是專用集成電路板。另外，提供一種基于單波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置，波前處理系統(tǒng)根據(jù)接收到的脈沖觸發(fā)信號判斷當(dāng)前輸出激光的脈沖子激光器，并根據(jù)波前傳感器探測到的波前像差信息解算此時刻對應(yīng)變形鏡的控制信號，使其產(chǎn)生相應(yīng)的面形補償激光像差，具體實現(xiàn)步驟如下：步驟1：波前處理系統(tǒng)接收到1號觸發(fā)信號源的脈沖觸發(fā)信號時，表明1號脈沖子激光器輸出激光，波前傳感器探測波前像差φi(x,y)并發(fā)送到波前處理系統(tǒng)，波前處理系統(tǒng)根據(jù)接收到的波前像差信息解算對應(yīng)1號變形鏡的控制信號，令其產(chǎn)生相應(yīng)的面形，校正光束波前像差；步驟2：波前處理系統(tǒng)接收到2號觸發(fā)信號源的脈沖觸發(fā)信號時，表明2號脈沖子激光器輸出激光，波前傳感器探測波前像差φj(x,y)并發(fā)送到波前處理系統(tǒng)，波前處理系統(tǒng)根據(jù)接收到的波前像差信息解算對應(yīng)2號變形鏡的控制信號，令其產(chǎn)生相應(yīng)的面形，校正光束波前像差；步驟3：重復(fù)執(zhí)行步驟1和步驟2。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：(1)本專利技術(shù)旨在解決時序合成光路等像差引起光束質(zhì)量退化的問題，相比于現(xiàn)有時序合成技術(shù)、指向控制技術(shù)，可明顯提升合束后光束質(zhì)量；(2)本專利技術(shù)采用單路探測分時分路校正的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，相比于現(xiàn)有傳統(tǒng)分路探測校正的結(jié)構(gòu)更為簡單，控制系統(tǒng)更為緊湊；(3)本專利技術(shù)采用單路探測分時分路校正時序合成激光的像差。現(xiàn)有技術(shù)時序合束后，激光探測中存在的周期性時變高頻像差對控制系統(tǒng)帶寬的要求非常高，而本專利技術(shù)的分時分路方案從原理上消除了該高頻像差，降低了控制的復(fù)雜度和難度。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1為1號脈沖子激光器，2為2號脈沖子激光器，3為1號變形鏡，4為2號變形鏡，5為合束轉(zhuǎn)盤，6為波前傳感器，7為1號觸發(fā)信號源，8為2號觸發(fā)信號源，9為波前處理系統(tǒng)，10為信號發(fā)生器。圖2為本專利技術(shù)用于2臺脈沖子激光器時序合成像差校正控制時的工作時序圖。圖3為第一路激光校正前波前像差。圖4為第一路激光校正前遠(yuǎn)場光強分布。圖5為第一路激光校正后波前像差。圖6為第一路激光校正后遠(yuǎn)場光強分布。圖7為第二路激光校正前波前像差。圖8為第二路激光校正前遠(yuǎn)場光強分布。圖9為第二路激光校正后波前像差。圖10為第二路激光校正后遠(yuǎn)場光強分布。圖11為合束激光校正前遠(yuǎn)場光強分布。圖12為合束激光校正后遠(yuǎn)場光強分布。具體實施方式為使本專利技術(shù)裝置工作原理與實現(xiàn)過程更加清晰化，以下結(jié)合附圖以及具體實施方式進一步說明本專利技術(shù)。如圖1所示，一種基于單波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置，該裝置由1號脈沖子激光器1、2號脈沖子激光器2、1號變形鏡3、2號變形鏡4、合束轉(zhuǎn)盤5、波前傳感器6、1號觸發(fā)信號源7、2號觸發(fā)信號源8、波前處理系統(tǒng)9和信號發(fā)生器10組成。在該裝置中，所述波前傳感器6連接于波前處理系統(tǒng)9的輸入端；1號觸發(fā)信號源7對應(yīng)第一路光路中的1號脈沖子激光器1，同時2號觸發(fā)信號源8對應(yīng)第二路光路中的2號脈沖子激光器2，將此兩部分光路與波前傳感器6和波前處理系統(tǒng)9相連；1號變形鏡3、2號變形鏡4設(shè)于波前處理系統(tǒng)9的輸出端接收控制信號；信號發(fā)生器10通過數(shù)據(jù)線纜與1號觸發(fā)信號源7和2號觸發(fā)信號源連8接以控制系統(tǒng)時序；1號觸發(fā)信號源7和2號觸發(fā)信號源8的脈沖在時序上是錯位相間，波前傳感器6從時序上區(qū)分兩光路波前像差信息。其中，1號變形鏡3和2號變形鏡4是壓電陶瓷、磁致伸縮、電磁式或液壓式驅(qū)動器變形鏡。波前處理系統(tǒng)9可以是計算機，也可以是專用集成電路板。設(shè)定裝置中各部件的參數(shù)：系統(tǒng)中子激光器重復(fù)頻率設(shè)為1000Hz，輸出激光光束波長為671nm；信號發(fā)生器輸出的TTL脈沖信號頻率設(shè)為2000Hz，高電平觸發(fā)；觸發(fā)信號源輸出的TTL脈沖信號頻率設(shè)為1000Hz，高電平觸發(fā)；波前傳感器中CCD相機的采樣頻率設(shè)為2000Hz；變形鏡選用59單元的壓電陶瓷驅(qū)動器變形鏡，驅(qū)動器采用六邊形的排布方式，動作頻率設(shè)為10本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種基于單波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置，其特征在于：該裝置由1號脈沖子激光器(1)、2號脈沖子激光器(2)、1號變形鏡(3)、2號變形鏡(4)、合束轉(zhuǎn)盤(5)、波前傳感器(6)、1號觸發(fā)信號源(7)、2號觸發(fā)信號源(8)、波前處理系統(tǒng)(9)和信號發(fā)生器(10)組成，在該裝置中，所述波前傳感器(6)連接于波前處理系統(tǒng)(9)的輸入端；1號觸發(fā)信號源(7)對應(yīng)第一路光路中的1號脈沖子激光器(1)，同時2號觸發(fā)信號源(8)對應(yīng)第二路光路中的2號脈沖子激光器(2)，將此兩部分光路與波前傳感器(6)和波前處理系統(tǒng)(9)相連；1號變形鏡(3)、2號變形鏡(4)設(shè)于波前處理系統(tǒng)(9)的輸出端接收控制信號；信號發(fā)生器(10)通過數(shù)據(jù)線纜與1號觸發(fā)信號源(7)和2號觸發(fā)信號源(8)連接以控制系統(tǒng)時序；1號觸發(fā)信號源(7)和2號觸發(fā)信號源(8)的脈沖在時序上是錯位相間，波前傳感器(6)從時序上區(qū)分兩光路波前像差信息；1號觸發(fā)信號源(7)輸出脈沖觸發(fā)信號時，對應(yīng)的1號脈沖子激光器(1)輸出激光，波前傳感器(6)探測波前像差信息并發(fā)送到波前處理系統(tǒng)(9)，波前處理系統(tǒng)(9)根據(jù)接收到的波前像差信息解算1號變形鏡(3)的控制信號使其產(chǎn)生相應(yīng)的面形補償激光像差；在下個時刻，2號觸發(fā)信號源(8)輸出脈沖觸發(fā)信號時，對應(yīng)的2號脈沖子激光器(2)輸出激光，波前傳感器(6)探測波前像差信息并發(fā)送到波前處理系統(tǒng)(9)，波前處理系統(tǒng)(9)根據(jù)接收到的波前像差信息解算2號變形鏡(4)的控制信號使其產(chǎn)生相應(yīng)的面形補償激光像差；通過上述工作模式，基于單波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置可實現(xiàn)合成后激光光束質(zhì)量的提高。/n...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于單波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置，其特征在于：該裝置由1號脈沖子激光器(1)、2號脈沖子激光器(2)、1號變形鏡(3)、2號變形鏡(4)、合束轉(zhuǎn)盤(5)、波前傳感器(6)、1號觸發(fā)信號源(7)、2號觸發(fā)信號源(8)、波前處理系統(tǒng)(9)和信號發(fā)生器(10)組成，在該裝置中，所述波前傳感器(6)連接于波前處理系統(tǒng)(9)的輸入端；1號觸發(fā)信號源(7)對應(yīng)第一路光路中的1號脈沖子激光器(1)，同時2號觸發(fā)信號源(8)對應(yīng)第二路光路中的2號脈沖子激光器(2)，將此兩部分光路與波前傳感器(6)和波前處理系統(tǒng)(9)相連；1號變形鏡(3)、2號變形鏡(4)設(shè)于波前處理系統(tǒng)(9)的輸出端接收控制信號；信號發(fā)生器(10)通過數(shù)據(jù)線纜與1號觸發(fā)信號源(7)和2號觸發(fā)信號源(8)連接以控制系統(tǒng)時序；1號觸發(fā)信號源(7)和2號觸發(fā)信號源(8)的脈沖在時序上是錯位相間，波前傳感器(6)從時序上區(qū)分兩光路波前像差信息；1號觸發(fā)信號源(7)輸出脈沖觸發(fā)信號時，對應(yīng)的1號脈沖子激光器(1)輸出激光，波前傳感器(6)探測波前像差信息并發(fā)送到波前處理系統(tǒng)(9)，波前處理系統(tǒng)(9)根據(jù)接收到的波前像差信息解算1號變形鏡(3)的控制信號使其產(chǎn)生相應(yīng)的面形補償激光像差；在下個時刻，2號觸發(fā)信號源(8)輸出脈沖觸發(fā)信號時，對應(yīng)的2號脈沖子激光器(2)輸出激光，波前傳感器(6)探測波前像差信息并發(fā)送到波前處理系統(tǒng)(9)，波前處理系統(tǒng)(9)根據(jù)接收到的波前像差信息解算2號變形鏡(4)的控制信號使其產(chǎn)生相應(yīng)的面形補償激光像差；通過上述工作模式，基于單波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置可實現(xiàn)合成后激光光束質(zhì)量的提高。


2.如權(quán)利要求1所述的一種基于單波前傳感器的時序合成激光像差自適應(yīng)校正裝置，其特征在于：信號發(fā)生器(10)發(fā)出第奇數(shù)個脈沖信號時，1號觸發(fā)信號源(7)輸出脈...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孔令曦，楊超，賴柏衡，程濤，楊平，王帥，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51