[发明专利]一种大口径光栅脉冲压缩器姿态的调节方法

摘要

本发明公开了一种大口径光栅脉冲压缩器姿态的调节方法，该方法包括以下步骤：步骤1、建立基准光路；步骤2、第一大口径光栅姿态的调节，通过第一楔板和第二楔板的调节，完成第一大口径光栅的方位旋转、俯仰旋转、面内旋转；步骤3、第二大口径光栅姿态的调节，通过第三楔板和第四楔板的调节，完成第二大口径光栅的方位旋转、俯仰旋转、面内旋转；步骤4、第三大口径光栅姿态的调节，通过第一楔板和第二楔板的调节，完成第三大口径光栅的方位旋转、俯仰旋转、面内旋转；步骤5、第四大口径光栅姿态的调节，通过第三楔板和第四楔板的调节，完成第四大口径光栅的方位旋转、俯仰旋转、面内旋转。本发明大口径光栅姿态的调节精度可达数个μrad量级。

主权项

1.一种大口径光栅脉冲压缩器姿态的调节方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1，建立基准光路，所述基准光路包括第一激光器(1)、第二激光器(2)、合束器(3)、第一透镜(4)、第二透镜(5)、分束器(6)、角锥棱镜(7)、第三透镜(8)、物镜(9)、CCD(10)和显示器(11)，所述第一激光器(1)和第二激光器(2)的波长分别为λ₁、λ₂，所述λ₁>λ₂，所述第一激光器(1)和第二激光器(2)发出的光束分别经合束器(3)透射、反射后成为同轴光束，所述同轴光束通过第一透镜(4)、第二透镜(5)构成的扩束系统后，光束口径增大成为扩束光，所述扩束光经分束器(6)透射后光轴与大口径光栅脉冲压缩器使用时主激光脉冲的光轴平行，扩束光入射到角锥棱镜(7)；经角锥棱镜(7)的反射光通过分束器(6)反射后，依次通过第三透镜(8)、物镜(9)后，成像到CCD(10)上，所述CCD(10)与显示器(11)连接；所述第一激光器(1)、第二激光器(2)在所述显示器上形成的两个光斑重合，所述重合的光斑位于显示器屏幕中央，以显示器屏幕的中心点作为大口径光栅脉冲压缩器姿态调节的基准点；步骤2，第一大口径光栅(15)姿态的调节，所述第一大口径光栅姿态的调节包括以下步骤：2a)，移出角锥棱镜(7)，移入水平旋转台(12)，在水平旋转台(12)上放置第一楔板(13)，所述第一楔板(13)的楔角为α₁，α₁满足如下关系：所述第一楔板(13)的直角面镀有反射膜，镀有反射膜的直角面正对入射光的入射方向，旋转水平旋转台(12)，使第一楔板(13)的直角面的反射光在显示器(11)上的光斑中心与基准点重合；光束经第一楔板(13)后，光束传输方向发生偏转，扩束光入射到第一大口径光栅(15)上，第一大口径光栅(15)对于波长λ₁而言为利特罗角入射，第一大口径光栅(15)的λ₁衍射光沿原光路方向返回，调节第一大口径光栅(15)的方位旋转，使得第一大口径光栅(15)的λ₁衍射光在显示器上的光斑的中心位于显示器屏幕的中垂线上，完成第一大口径光栅(15)方位旋转的调节；2b)，观察λ₁衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第一大口径光栅(15)的面内旋转，使得λ₁衍射光斑中心与基准点重合；2c)，移出第一楔板(13)，移入第二楔板(14)，第二楔板(14)的楔角为α₂，α₂满足如下关系：所述第二楔板(14)的直角面镀有反射膜，镀有反射膜的直角面正对入射光的入射方向，旋转水平旋转台(12)，使第二楔板(14)的直角面的反射光在显示器(11)上的光斑中心与基准点重合；扩束光经第二楔板(14)后，光束传输方向发生偏转，扩束光入射到第一大口径光栅(15)上，第一大口径光栅(15)对于波长λ₂而言为利特罗角入射，第一大口径光栅(15)的λ₂衍射光沿原光路方向返回，观察λ₂衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第一大口径光栅(15)的俯仰旋转，使得λ₂衍射光斑中心与基准点重合；2d)，移出第二楔板(14)，移入第一楔板(13)，旋转水平旋转台(12)，使第一楔板(13)直角面的反射光在显示器(11)上的光斑中心与基准点重合，调节第一大口径光栅(15)的面内旋转，使得λ₁衍射光斑中心与基准点重合；移出第一楔板(13)，移入第二楔板(14)，旋转水平旋转台(12)，使第二楔板(14)直角面的反射光在显示器(11)上的光斑与基准点重合，调节第一大口径光栅(15)的俯仰旋转，使得λ₂衍射光斑中心与基准点重合；2e)，重复步骤2d)的方法，直至当用第一楔板(13)调节的λ₁衍射光斑中心与基准点重合，并且当用第二楔板(14)调节的λ₂衍射光斑中心与基准点重合时，完成第一大口径光栅(15)方位旋转、俯仰旋转、面内旋转的调节；步骤3，第二大口径光栅(18)姿态的调节，所述第二大口径光栅姿态的调节包括以下步骤：3a)，第一大口径光栅(15)后移入水平旋转台(12)，在水平旋转台(12)上放置第三楔板(16)，第三楔板(16)的楔角为α₃，α₃满足如下关系：第三楔板(16)的直角面镀有反射膜，镀有反射膜的直角面正对入射光的入射方向，旋转水平旋转台(12)，使第三楔板(16)直角面的反射光在显示器(11)上的光斑中心与基准点重合；光束经第三楔板(16)后传输方向发生偏转，光束入射到第二大口径光栅(18)上，第二大口径光栅(18)对于波长λ₁为利特罗角入射，其衍射光沿原光路方向返回，调节第二大口径光栅(18)的方位旋转，使得第二大口径光栅(18)的λ₁衍射光在显示器上的光斑中心位于显示器屏幕的中垂线上，完成第二大口径光栅(18)方位旋转的调节；3b)，观察λ₁衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第二大口径光栅(18)的面内旋转，使得λ₁衍射光斑中心与基准点重合；3c)，移出第三楔板(16)，移入第四楔板(17)，第四楔板(17)的楔角为α₄，α₄满足如下关系：光束经第四楔板(17)后，光束传输方向发生偏转，入射到第二大口径光栅(18)上，第二大口径光栅(18)对于波长λ₂为利特罗角入射，其衍射光沿原光路方向返回，观察λ₂衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第二大口径光栅(18)的俯仰旋转，使得λ₂衍射光斑中心与基准点重合；3d)，移出第四楔板(17)，移入第三楔板(16)，旋转水平旋转台(12)，使第三楔板(16)直角面的反射光在显示器(11)上的光斑与基准点重合，调节第二大口径光栅(18)的面内旋转，使得λ₁衍射光斑中心与基准点重合；移出第三楔板(16)，移入第四楔板(17)，旋转水平旋转台(12)，使第四楔板(17)直角面的反射光在显示器(11)上的光斑与基准点重合，调节第二大口径光栅(18)的俯仰旋转，使得λ₂衍射光斑中心与基准点重合；3e)，重复步骤3d)的方法，直至当用第三楔板(16)调节的λ₁衍射光斑中心与基准点重合，并且当用第四楔板(17)调节的λ₂衍射光斑中心与基准点重合时，完成第二大口径光栅(18)方位旋转、俯仰旋转、面内旋转的调节；步骤4，第三大口径光栅(19)姿态的调节，所述第三大口径光栅姿态的调节包括以下步骤：4a)，第二大口径光栅(18)后移入水平旋转台(12)，在水平旋转台(12)上放置第一楔板(13)，旋转水平旋转台(12)，使第一楔板(13)的直角面的反射光在显示器(11)上的光斑中心与基准点重合；光束经第一楔板(13)后，光束传输方向发生偏转，扩束光入射到第三大口径光栅(19)上，第三大口径光栅(19)对于波长λ₁为利特罗角入射，第三大口径光栅(19)的λ₁衍射光沿原光路方向返回，调节第三大口径光栅(19)的方位旋转，使得第三大口径光栅(19)的λ₁衍射光在显示器上的光斑中心位于显示器屏幕的中垂线上，完成第三大口径光栅(19)方位旋转的调节；4b)，观察λ₁衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第三大口径光栅(19)的面内旋转，使得λ₁衍射光斑中心与基准点重合；4c)，移出第一楔板(13)，移入第二楔板(14)，光束经第二楔板(14)后，光束传输方向发生偏转，光束入射到第三大口径光栅(19)上，第三大口径光栅(19)对于波长λ₂为利特罗角入射，第三大口径光栅(19)的λ₂衍射光沿原光路方向返回，观察λ₂衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第三大口径光栅(19)的俯仰旋转，使得λ₂衍射光斑中心与基准点重合；4d)，移出第二楔板(14)，移入第一楔板(13)，旋转水平旋转台(12)，使第一楔板(13)直角面的反射光在显示器(11)上的光斑与基准点重合，调节第三大口径光栅(19)的面内旋转，使得λ₁衍射光斑中心与基准点重合；移出第一楔板(13)，移入第二楔板(14)，旋转水平旋转台(12)，使第二楔板(14)直角面的反射光在显示器(11)上的光斑与基准点重合，调节第三大口径光栅(19)的俯仰旋转，使得λ₂衍射光斑中心与基准点重合；4e)，重复步骤4d)的方法，直至当用第一楔板(13)调节的λ₁衍射光斑中心与基准点重合，并且当用第二楔板(14)调节的λ₂衍射光斑中心与基准点重合时，完成第三大口径光栅(19)方位旋转、俯仰旋转、面内旋转的调节；步骤5，第四大口径光栅(20)姿态的调节，所述第四大口径光栅姿态的调节包括以下步骤：5a)，第三大口径光栅(19)后移入水平旋转台(12)，在水平旋转台(12)上放置第三楔板(16)，旋转水平旋转台(12)，使第三楔板(16)直角面的反射光在显示器(11)上的光斑中心与基准点重合；光束经第三楔板(16)后，传输方向发生偏转，光束入射到第四大口径光栅(20)上，第四大口径光栅(20)对于波长λ₁为利特罗角入射，其衍射光沿原光路方向返回，调节第四大口径光栅(20)的方位旋转，使得第四大口径光栅(20)的λ₁衍射光在显示器上的光斑中心位于显示器屏幕的中垂线上，完成第四大口径光栅(20)方位旋转的调节；5b)，观察λ₁衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第四大口径光栅(20)的面内旋转，使得λ₁衍射光斑中心与基准点重合；5c)，移出第三楔板(16)，移入第四楔板(17)，光束经第四楔板(17)后，光束传输方向发生偏转，入射到第四大口径光栅(20)上，第四大口径光栅(20)对于波长λ₂为利特罗角入射，其λ₂衍射光沿原光路方向返回，观察λ₂衍射光斑在显示器屏幕的上下位置，调节第四大口径光栅(20)的俯仰旋转，使得λ₂衍射光斑中心与基准点重合；5d)，移出第四楔板(17)，移入第三楔板(16)，旋转水平旋转台(12)，使第三楔板(16)直角面的反射光在显示器(11)上的光斑中心与基准点重合，调节第四大口径光栅(20)的面内旋转，使得λ₁衍射光斑中心与基准点重合；移出第三楔板(16)，移入第四楔板(17)，旋转水平旋转台(12)，使第四楔板(17)直角面的反射光在显示器(11)上的光斑中心与基准点重合，调节第四大口径光栅(20)的俯仰旋转，使得λ₂衍射光斑中心与基准点重合；5e)，重复步骤5d)的方法，直至当用第三楔板(16)调节的λ₁衍射光斑中心与基准点重合，并且当用第四楔板(17)调节的λ₂衍射光斑中心与基准点重合时，完成第四大口径光栅(20)方位旋转、俯仰旋转、面内旋转的调节；其中，步骤2‑步骤5中，γ₀为大口径光栅脉冲压缩器使用时激光脉冲的入射角，d为第一、第二、第三、第四大口径光栅的光栅常数，n为第一、第二、第三、第四楔板所用材料的折射率，n₀为空气的折射率。