连续分振幅式高功率准分子激光角多路编码光路设计

在高功率准分子激光系统中,一般采用光学角多路技术来获得高能量窄脉冲输出。文中介绍了角多路技术原理,提出了一种采用矩形阵列和空间层叠光路结构的连续分振幅两次编码方式,并针对该实验室的XeCl高功率准分子激光系统进行了具体的编码光路设计,给出了设计实例。该方法具有编码结构紧凑,编码精度高,与光路准直、激光参数测量系统等兼容性好,便于加工制作和安装调节等优点,目前已在系统中应用,效果良好。     

光路自动准直中的全自动化控制算法

基于光路准直的基本原理,借助反射镜伺服系统的精密调节和计算机的自动控制,提出了全新的光路自动准直控制算法。在此基础上,建立了光路自动准直单元,编制了控制程序,对光路自动准直算法进行了实验验证。结果表明,采用该算法的光路自动准直单元完全实现了光路的自动准直,具有良好的通用性。提出了几种提高光路自动准直效率的方法。     

光纤技术在光路自动准直中的应用

光路自动准直系统用于惯性约束聚变的高功率激光装置的光束精密自动准直调整.针对神光Ⅲ原型装置四程放大光路对自动准直系统的调整时间和调整精度的要求,考虑到光路总体结构的要求,利用光纤像传递和光纤耦合技术,结合近场远场像传递原理,使用插入式光纤点光源实现了后腔镜的准直调整,充分考虑了四程放大的光路像传递特点,设计出一套优化合理的四程放大准直方案,并且在神光Ⅲ原型装置模拟实验平台上得到了充分的验证和考核.实验结果表明光路自动准直系统能够在15 min之内顺利完成系统的光路调整,光束近场调整精度优于近场光斑的±0.5%,光束远场调整精度≤±0.3",满足了原型装置总体的要求.     

大型激光系统光路的自动准直

提出利用伺服控制系统调整大型激光系统的光束的思想,由此编排的计算机程序能使激光系统光路自动准直,准直精度达到预期要求.     

高功率准分子激光MOPA系统中的三路激光准直技术研究

光束自动准直是大型激光装置中的重要组成部分。以准分子(XeCl)激光主振荡功率放大(MOPA)系统中一个典型的像传递单元为例,着重介绍了准直基准的建立、3路激光自动准直的原理、电荷耦合元件(CCD)图像采集与分析处理。通过实验验证,该准直单元准直效率高,准直精度能够满足MPOA系统的光束准直要求。     

一种高精度激光光路自动准直系统的实现

对高精度激光光路自动准直系统,提出了一种更加精准的四象限探测器的信号处理算法,采用四象限硅光电二极管代替传统的CCD探测光线指向,运用DSP技术处理探测信号,控制惯性压电陶瓷电动调节架快速自动准直,精度可达1μrad.该系统很好地解决了传统的CCD探测光线方法中的处理速度慢、校正精度低、占用资源大的问题.飞秒激光实验应用证明,系统能够实现激光光路的快速自动准直.     

一种车载激光雷达自动准直系统

研制了一种适用于车载激光雷达的收发光路自动准直系统.该系统采用了CCD相机和图像处理技术以确定发射光束的方向与接收光路的准直情况.使用一台2维电动调整导向镜,改变激光发射方向,计算机测控软件负责监测收发准直情况并且实现发射激光光束方向的调整,而无需人员干预.实验室验证系统上的测量表明,当准直误差为40 μrad时,完成准直需要的时间通常不超过40 s.     

采用光束扫描的透射仪测量光路自动准直系统

能见度是航空、航海及其他领域关系到安全保障的重要气象要素之一,透射式能见度仪在安装和使用过程中测量光路的准直状态,对能见度测量精度有重要影响。根据其光学系统的特点提出了一种基于扫描方式的透射仪测量光路自动准直方法,并基于该方法设计了自动准直系统。系统通过电机驱动发射端探测光束与接收端接收视场分别在两个垂直方向上进行扫描,计算发射端与接收端的准直方位角,进而实现透射仪测量光路的对准。系统测试表明,系统可以实现透射仪测量光路的自动对准,方位角定位最大误差为66rad,准直时间小于10 min,系统具有准直精度高、过程自动化、易于安装等特点。     

一种共光路自动对准系统

强激光发射装置和光电跟踪系统中,光学器件多,光路复杂,光学机械零件位置的相对移动会使光轴平行度偏离,为此提出一种共光路自动对准系统.基于对准原理,利用激光发射光路,建立上、下行基准光束,使之分别与系统轴系、出射激光平行,并且通过自准直CCD测角仪测出上、下行光路的角偏差值,控制信号驱动快速控制反射镜,使快速控制反射镜两轴转动到角偏差为零值,实现发射激光与一级扩束系统对准及一级扩束系统与跟瞄系统之间的精密自动对准.实验结果表明,对准后的光轴平行度为5.21",快速控制反射镜的闭环精度不大于5".     

大型激光装置光路准直并行控制模型设计

大型激光装置中的光路准直部分涉及大量的精密控制检测设备元器件,对控制的可靠性和控制时间有极高的要求。本文就多光束准直的并行化设计进行了详细阐述,完整地给出了大型激光装置并行光路准直在软硬件中的解决方案,包含总体控制结构、运动控制、图像采集和处理等并行化处理和设计。该模型在光学实验平台上得到了很好的验证和应用,为即将开展的准直控制流程、图像处理以及运动控制并行算法在激光装置光路准直工程中的实现提供了技术支持和保障。     

激光聚变装置光束自动准直系统的研究进展

光束自动准直系统应用于惯性约束聚变的高功率激光装置,研究了光束自动准直的原理和关键技术,介绍了国外光束自动准直系统的发展状况,展望了高功率激光装置自动准直系统的未来发展趋势。     

轴棱锥光学系统对激光束的变换及应用

本文对轴棱锥系统对激光束的变换特性作了详细分析。结果表明,本文提出的新型轴棱锥光学系统具有某些实际应用价值。     

光路自动准直中腔镜及反射镜控制算法

激光装置光路准直系统通过多块腔镜及反射镜的角度调整,使光路的指向和位置达到物理指标要求。为提高远近场光路准直的效率,减少电机调整次数,提出一套准直算法,腔镜准直使用正圆调整算法,反射镜准直将关联系数矩阵由传统的2维改进为4维。通过准直光学实验平台,验证了该算法收敛速度快,电机调整步数更精确,移动次数更少,小于3次就满足准直精密度要求。     

一种基于沃拉斯顿棱镜的多角度激光分束方法

提出一种基于沃拉斯顿棱镜的多角度激光分束方 法。利用沃拉斯顿棱镜和双透镜组 合,将飞秒激光单脉冲分束为多角度传输、具有飞秒或者更长时间间隔的多个激光脉冲;分 束角度 调节灵活,能量利用率高,结构简单。采用本文方法搭建了飞秒激光超快全息记录系统 ,并记录了4路 复用的干涉条纹。实验结果表明,本文所提出的分束系统可以应用于超快全息记录系统。     

An optically controlled liquid crystal device using azopolymerfilms

We have developed a liquid crystal (LC) device that is totally controlled using light. The initial alignment is made by optically buffing the azopolymer film with two coherent argon laser beams. Surface relief gratings have been optically induced on an assembled cell filled with LC. A single linearly polarized argon laser beam is then employed to irradiate the sample and photoinduce a twisted alignment structure. This can then be erased by a circularly polarized beam. The alignment information can also be erased by heating to the glass transition temperature of the azopolymer film     

基于非球面镜像差效应的长焦深高斯光束均匀化光学系统设计

近红外高斯激光束在强激光与材料相互作用、激光清洗、激光燃烧诊断等热点研究领域中发挥着重要的作用。然而,高斯光束能量分布的不均匀性阻碍了这些领域的深入发展。为提高工作效率和测量精度,实际应用中往往期望光束能量在较大工作距离内呈均匀分布,但现有光束整形方法无法同时满足长焦深和高激光耐受功率要求。为此,本文基于非球面像差效应提出并设计了一种新型长焦深高斯激光束均匀化光学系统,系统由非球面光束均匀化系统和球面长焦准直系统两部分组成,所有透镜均采用熔融石英并在其表面镀有增透膜,能够实现99.9%的光学系统传输效率。系统工作波段为1064 nm,工作距离为1000 mm,系统总长为135.2 mm,耐受激光功率不小于300 W。设计结果表明:整形后的平顶高斯光束有效焦深为±100 mm,光束均匀性≥95%,会聚角为17.52 mrad,能够满足上述应用场景的实际需求。本文设计的光束整形系统相比于其他激光光束均匀化系统,具有结构简单、易于加工、成本低、焦深长、耐受激光功率高、光束均匀化效果好的特点。     

强激光积分变换镜的光学性能及相关热作用

根据标量衍射理论研究一种常用积分镜，导出任意给定入射光束时在光学系统后不同空间平面上光束的强度分布，给出模拟计算实例，讨论经积分镜变换后光束的热作用。研究结果表明，变换光束带有强烈的干涉及衍射结构，入射光束分布及工作平面位置的选择对变换结果有显著影响。对于导热性能较好的材料，变换光束的干涉和衍射结构的热影响可以忽略，但是，配置与积分镜相应的模拟计算软件是提高使用质量的必要措施。     

激光外差阵列探测中的全息光束整形

为了对远程目标进行高速，高分辨成像，发展了阵列激光外差探测，给了了激光外差阵列探测系统中全息光束整形的概念，提出了对发射激光光束整形的高设想。     

基于光纤导光的数字全息微形变测量系统

建立基于光纤导光的数字全息干涉微形变测量系统,首先,利用1×2单模光纤耦合器将激光源输出光分为照明光和参考光,实现光路结构简单、紧凑和稳定性好;然后,通过短焦距和长焦距准直透镜分别对照明光和参考光进行准直扩束,使得参物光强度接近1∶1,从而获得高信噪比的数字全息图。利用基于数字全息的双曝光方法对钢板的波长量级微形变进行实验测量。通过全息记录、再现及相位解包裹得到高精度的测量结果。实验结果表明,建立的基于光纤导光的数字全息微形变测量系统具有光路简单、稳定性好等特点,而且测量精度高。     

红外激光与微水束耦合对准工艺研究

红外激光与微水束耦合划切技术是激光划切应用的前沿领域,在硅晶圆、宝石、陶瓷等材料高精度切割方面具有优势,有效地减小了材料的热损伤和熔渣残留。红外激光束与微水束的耦合对准是研究的关键技术。为保证微水束光纤与激光光束耦合的效果,本文设计了高精度三维耦合对准调整结构,结构主要由准直聚焦光路系统、微孔CCD观测系统、二维微位移平台、耦合装置组成；研究了汇聚激光焦平面与微水束起始端(喷口元件)共面调整的关键工艺和激光光束与喷口元件对准的关键工艺；提出了借助屏幕十字线实现两次对准的工艺方法。经试验验证,微水束耦合激光长度稳定,质量良好,可实现对硅基衬底晶圆等材料的高效无损、高精密划切。