[发明专利]用于空间滤波器动态同轴调整的在线调试仪

说明书

技术领域：

本发明是一种用于空间滤波器动态同轴调整的在线调试仪，主要应用于高功率激光系统中的主激光束与空间滤波器的动态同轴在线地调整。

背景技术：

在高功率激光系统中，采用空间滤波器技术已有近30年的历史。空间滤波器的主要功能是将激光放大级间的光束进行空间滤波，即在其傅里叶频谱上，利用小孔滤除入射光束中的高频分量，抑制高频成分的非线性增长，防止自聚焦发生；同时还具有对光束扩束，控制光束发散度以及具有一定隔离反向激光破坏的能力等。

实践证明，在高功率激光系统中采用了空间滤波器技术后，激光的亮度、能量、可聚焦功率指标都成倍提高。针对空间滤波器复杂的结构，实现主激光束与空间滤波器的精确同轴调试难度大、精度不够。在先技术中是采用静态离线的同轴调试。在先技术[1]是采用He-Ne激光与三平板干涉结构进行同轴调试。(参见在先技术[1]“钕玻璃高功率激光系统中空间滤波器”物理学报、王桂英、张明科等，Vol.34，No.2Feb，1985)。因为它是在静态离线的调整，在动态时与静态时总是存在着一定的差别，这就造成了同轴的精确度较低，而且不能实时地调整。

发明内容：

本发明为了克服在先技术中静态离线的同轴调试所存在的问题，提供一种当激光系统发射主激光束通过空间滤波器的工作状态下，在线实时地调整主激光束与空间滤波器同光轴。

本发明的在线调试仪，包括：含有共焦点O′的输入透镜601和可移动的输出透镜603，在输入与输出两透镜601和603之间的共焦点O′处置有滤波小孔602的空间滤波器6。在空间滤波器6的输入透镜601光束入射端前置有补偿透镜1，补偿透镜1与空间滤波器6同中心光轴OO₂，而且与输入和输出两透镜601、603共焦点O′；在补偿透镜1与空间滤波器6之间的光路上置有起偏振片2，在起偏振片2与空间滤波器6之间的光路上置有检偏振片4，检偏振片4与空间滤波器6之间的光路上置有自准平面透镜5；由置放在空间滤波器6输出透镜603输出端外的全反射镜7(或者使用系统)按原光路返回的光束再通过空间滤波器6和自准平面透镜5至检偏振片4，检偏振片4使光束前进方向偏转45°后，再依次经过衰减器8、成像物镜9、小孔光栏10、显微物镜11至输出连接到显示屏13上的探测器12。

所说的衰减器8是由n≥1的衰减片构成，它的输出端面是在成像物镜9的物面上。显微物镜11的入射面是在成像物镜9的像面上。还有入射面对着检偏振片4的入射面置放的吸收衰减器3。吸收衰减器3是由n≥1的吸收衰减片构成。

如上所示的结构，本发明的在线调试仪可以说，主要包括光轴调节系统，成像系统和记录显示系统三部分。光轴调节系统为由激光系统14发射的主激光束Gz的中心光轴OO₁与空间滤波器6同中心光轴OO₂地射入补偿透镜1，再依次经起偏振片2，检偏振片4，自准平面透镜5后进入空间滤波器6的输入透镜601，经输入透镜601聚焦在滤波小孔602内，光束穿过滤波小孔602，从空间滤波器6的输出透镜603出射的光束再经全反射镜7返回原光路。利用光路中的补偿透镜1，自准平面透镜5和全反射镜7能够精确地在线调节空间滤波器6与主激光束同中心光轴OO′O₂。当主激光束射进空间滤波器6时，首先调节空间滤波器6的输出透镜603，使输出透镜603与输入透镜601在焦点O′上共焦，而且正好聚焦在滤波小孔602内。这是粗调。然后再调整补偿透镜1使补偿透镜1、输入透镜601和输出透镜603在公共焦点O′上更精确地共焦，而且公共焦点O′的中心正正好好与滤波小孔602同心，这是精调。由全反射镜7(或使用系统)反射的光束沿原光路返回，通过自准平面透镜5的调整，使其入射光束与反射返回的光束严格的同轴。全部调整过程都可以从显示屏13上清晰地观察到。

成像系统和记录显示系统是返回光束经检偏振片3后在45°方向上进入到衰减器8内，光强经过衰减器8衰减的光束再经过小孔光栏10滤波后，进入成像物镜11内，成像物镜11将空间滤波器6内的滤波小孔602内的激光束焦点上的焦斑清晰地成像在显微物镜11上，经显微物镜11扩大光斑后射到探测器12上，在显示屏13上再现。由检偏振片4反射的光束被吸收衰减器3吸收，衰减掉。