誤差解調相干組束激光系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及激光領域，特別是一種相干組束激光系統(tǒng)，其主要適用于高能量高功率激光系統(tǒng)及超短超強激光系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]高能量高功率及超短超強激光是當前國際激光技術研宄的一大趨勢。激光技術的發(fā)展同時又極大地促進了基礎物理研宄，為人類探索物質本原、宇宙未知和能源問題等提供了前所未有的平臺。經過多年發(fā)展國際上已達成共識:激光強度每增加一步，物理研宄深度便增進一層。借力于啁啾脈沖放大技術30年的發(fā)展，上海光學精密機械研宄所強場激光物理國家重點實驗室已獲得國際最高單束2PW(1PW= 115W)激光功率，但距離物理遠景規(guī)劃的200PW乃至EW(1000PW)目標尚存在極大差距。受制于光學元件的制備能力，短期來看單束激光輸出很難再有大的突破。因此相干組束就成為大幅提升激光系統(tǒng)輸出能力的簡單有效手段。
[0003]然而將多束(幾束、幾十束、百千萬束)高能量高功率激光進行相干組束并達到近單束效果面臨巨大挑戰(zhàn):
[0004]首先，組束誤差多，子光束多且每個子光束又具有三維組束誤差；
[0005]其次，精度要求高，角度誤差為微弧度量級，位移抖動為納米量級；
[0006]最后，多子光束的三維組束誤差難以獲得一一探測，因而難以實現(xiàn)一一控制。
[0007]目前，已發(fā)展的方法是通過觀測相干組束激光的遠場焦斑來實現(xiàn)對組束誤差的探測，進而完成控制。如圖3所示的相干組束激光系統(tǒng)中，第一子光束(Γ)沒有組束誤差，第二子光束(2’ )出現(xiàn)組束誤差:方位角(θ X)、俯仰角(Θ y)和前后抖動(δ Z)。根據在先技術，若不存在組束誤差則遠場焦斑如圖4(a)所示，第二子光束(2’ )的三種組束誤差會誘發(fā)遠場焦斑的三種分布狀態(tài)，且滿足對應關系如下:方位角誘發(fā)焦斑橫向分離如圖4(b)所示；俯仰角誘發(fā)焦斑縱向分離如圖4(c)所示；前后抖動誘發(fā)焦斑干涉分裂如圖4(d)所示。根據以上對應關系，以及焦斑的分布狀態(tài)，即可實現(xiàn)對相干組束激光系統(tǒng)中子光束三種組束誤差的探測，進而完成去除。但該方法存在如下問題:
[0008]首先，無法將組束誤差明確到具體哪束子光束；
[0009]其次，無法獲得高精度角度誤差探測，因為子光束遠場焦斑的重疊使得微小角度擾動不會造成明顯的分離現(xiàn)象；
[0010]最后，無法應用到兩束以上子光束的相干組束。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，提出了一種誤差解調相干組束激光系統(tǒng)。該系統(tǒng)可同時實現(xiàn)相干組束激光系統(tǒng)中每個子光束兩維角度誤差的精密探測和子光束間前后抖動的精密探測，解決了相干組束激光系統(tǒng)中由于子光束多和誤差多而難以探測及控制的難題。
[0012]為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0013]一種誤差解調相干組束激光系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括激光束陣列、小口徑反射鏡陣列、聚焦單元、其特征在于，還包括組束遠場探測單元和子光束遠場定位單元，所述的激光束陣列包括兩個以上子光束和每個子光束相對應的小口徑反射鏡形成的小口徑反射鏡陣列，所述的聚焦單元包括第一反射鏡和第一聚焦鏡，所述的組束遠場探測單元包括分束鏡、旋轉選光板、第二聚焦鏡和第一 CCD相機，所述的子光束遠場定位單元包括第二反射鏡、陣列透鏡、第三聚焦鏡和第二 CCD相機，上述元部件的位置關系如下:
[0014]在所述的小口徑反射鏡陣列的反射光方向是所述的第一反射鏡，在所述的第一反射鏡的反射光方向是所述的第一聚焦鏡和靶場，在所述的第一反射鏡的透射光方向依次是所述的分束鏡和第二反射鏡，在所述的分束鏡的反射光方向依次是所述的旋轉選光板、第二聚焦鏡和第一 CCD相機，在第二反射鏡的反射光方向依次是所述的陣列透鏡、第三聚焦鏡和第二 CXD相機。
[0015]所述的第一反射鏡的透射率〈5%，所述的第二反射鏡是全反射鏡。
[0016]所述的小口徑反射鏡陣列的小口徑反射鏡具有正交的兩維角度調節(jié)機構和一維平移調節(jié)機構。
[0017]所述的旋轉選光板上有漸開線排列的圓形通光孔，在不同旋轉角度位置時允許激光束陣列中第一子光束和不同子光束分別成對通過。
[0018]本發(fā)明的技術效果如下:
[0019]本發(fā)明誤差解調相干組束激光系統(tǒng)，在子光束遠場定位單元中，激光束陣列被陣列透鏡和第三聚焦鏡組成的組合透鏡聚焦，形成與激光束陣列對應的遠場焦斑陣列，實現(xiàn)了激光束陣列中各個子光束遠場焦斑位置的空間分離。第二 CCD相機記錄遠場焦斑陣列中每個焦斑的位置，則焦斑位置的兩維變化反映每個子光束兩維角度誤差。因此，調節(jié)小口徑反射鏡陣列中子光束對應小口徑反射鏡的二維角度即可去除各個子光束的二維角度誤差。
[0020]在組束遠場探測單元中，旋轉選光板在不同旋轉角度位置時允許激光束陣列中第一子光束和不同子光束分別成對通過，第一子光束和選通的子光束經第二聚焦鏡聚焦，第一 CCD相機記錄組束遠場焦斑，在上述激光束陣列中各個子光束角度誤差去除后，則組束遠場焦斑的干涉分裂反映兩子光束間的前后抖動誤差。因此，調節(jié)小口徑反射鏡陣列中選通子光束對應小口徑反射鏡的一維平移，即可去除該子光束相對第一子光束的前后抖動誤差。轉動旋轉選光板重復上述選通步驟即可去除各個子光束相對第一子光束的前后抖動誤差。
[0021]基于上述技術方案，本發(fā)明的誤差解調相干組束激光系統(tǒng)與現(xiàn)有技術相比具有如下技術特點:
[0022]本發(fā)明可同時實現(xiàn)相干組束激光系統(tǒng)中每個子光束兩維角度誤差的精密探測和子光束間前后抖動的精密探測，解決了相干組束激光系統(tǒng)中由于子光束多及誤差多而難以探測及控制的難題。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明誤差解調相干組束激光系統(tǒng)實施例示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明旋轉選光板示意圖。
[0025]圖3是激光束陣列中兩子光束間組束誤差示意圖。
[0026]圖4是兩子光束間組束誤差誘發(fā)的組束遠場焦斑示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和實施例來對本發(fā)明作進一步的詳細闡述，以求更為清楚明了地理解本發(fā)明的結構組成情況和工作流程，但不能以此來限制本發(fā)明專利的保護范圍。
[0028]圖1是本發(fā)明誤差解調相干組束激光系統(tǒng)實施例示意圖，由圖可見，本發(fā)明誤差解調相干組束激光系統(tǒng)包括激光束陣列、小口徑反射鏡陣列、聚焦單元，其特點在于，還包括組束遠場探測單元和子光束遠