[实用新型]一种用于激光靶场的小尺度焦斑定位系统

说明书

本实用新型公开了一种用于激光靶场的小尺度焦斑定位系统。所述系统包括：激光发出装置和成像系统；激光发出装置用于产生激光，并将激光注入靶室，靶室内的聚焦元件将激光进行聚焦，得到焦斑，并将焦斑投射至靶室内的平面靶上，平面靶将焦斑散射至成像系统；成像系统用于形成平面靶像，并对平面靶像中的焦斑进行定位；激光发出装置包括：超短脉冲激光器、光纤激光器、设置在光纤激光器的输出光路上的聚焦透镜、设置在聚焦透镜的输出光路上的第一分光棱镜、设置在第一分光棱镜的反射光路上的准直物镜、设置在超短脉冲激光器的输出光路与准直物镜的输出光路的交界处的半透半反镜。本实用新型能够提高小尺度焦斑的定位精度。

技术领域

本实用新型涉及激光焦点定位技术领域，特别是涉及一种用于激光靶场的小尺度焦斑定位系统。

背景技术

近几十年来，超短超强激光的科学研究及相关技术已经取得了卓越的进展，尤其是激光与物质相互作用的研究。随着啁啾脉冲放大技术的突破，超短超强激光脉冲的峰值功率可达到百太瓦，甚至拍瓦量级，由此产生的超强电磁场、超高温、超高压力等极端条件，为诸多学科的发展提供了重要的实验研究创新条件。超短超强激光与物理实验靶的精确耦合定位技术是关系到物理实验成败的关键技术。

将超短超强激光聚焦到空间一点，在焦点区域可获得极高光功率密度光场，焦斑越小，所要求的打靶精度越高。短脉冲PW装置产生的焦斑直径为几十微米或者几微米，甚至更小。美国LLE的科学家认为，短脉冲系统的打靶精度不应低于焦斑直径的20％。为了避免短脉冲激光在透射元件中传输产生的色散及非线性效应，通常采用离轴抛物面镜对高功率短脉冲激光进行聚焦。目前我国长脉冲透射式聚焦系统SG-Ⅱ和TIL的实际打靶精度约为20μm，其采用的多光束激光精密聚焦定位技术已经不能满足短脉冲以及超短脉冲物理实验的打靶精度需求，而用于小尺度焦斑定位的系统还不存在。

目前，激光靶场通常采用反射式瞄靶定位系统对激光焦点进行定位。反射式瞄靶系统主要由安装在靶室外的长焦距显微镜和CCD组成，利用CCD对靶面散射主激光的监测，在激光聚焦方向靶前后移动时，散射光斑最小位置即焦点位置。该方式受限于系统距离目标靶的距离较远，因而不能实现高精度分辨率，并且反射式系统成像分辨率在1m(靶室半径)工作距离时约为10μm，而在激光聚焦方向靶前后移动30μm时，才能检测到散射光斑有明显的变化，因此，该方式也不能满足物理实验的打靶需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种用于激光靶场的小尺度焦斑定位系统，以提高定位精度。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种用于激光靶场的小尺度焦斑定位系统，包括：激光发出装置和成像系统；所述激光发出装置用于产生激光，并将所述激光注入靶室；所述靶室内的聚焦元件将所述激光进行聚焦，得到焦斑，并将所述焦斑投射至所述靶室内的平面靶上，所述平面靶将所述焦斑散射至所述成像系统；所述成像系统用于形成平面靶像，并对所述平面靶像中的焦斑进行定位；

所述激光发出装置包括：

超短脉冲激光器，用于发出超短脉冲激光；

光纤激光器，用于发出光纤激光；

聚焦透镜，设置在所述光纤激光器的输出光路上，用于对所述光纤激光聚焦，得到聚焦光纤激光；

第一分光棱镜，设置在所述聚焦透镜的输出光路上；

准直物镜，设置在所述第一分光棱镜的反射光路上，用于将所述第一分光棱镜反射的聚焦光纤激光进行准直，得到准直光纤激光；

半透半反镜，设置在所述超短脉冲激光器的输出光路与所述准直物镜的输出光路的交界处，用于使反射的超短脉冲激光与透射的准直光纤激光同轴，并将同轴的两束激光注入所述靶室；