[实用新型]激光光斑实时监测与光路自动准直的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光，是一种激光光斑实时监测与光路自动准直的装置，可适用于任何需要进行光斑监测与光束自动准直的光学系统，利用压电陶瓷电动镜架自动调整光学系统的光路，准直后激光光束空间稳定性＜0.5微弧度，可应用于各种需要光斑精确稳定的光学系统和实验研究领域。

背景技术

在光学技术的发展中，对于激光能量的稳定性，脉冲宽度稳定性和空间指向稳定性的要求也不断地提高。激光光斑的空间指向稳定性对于系统输出激光的稳定非常重要，而且很多物理实验，诸如空心光纤压缩、光学参量放大、载波相位稳定等都对光束指向稳定性要求很高，或者由于数据的采集时间相对比较长而对光束指向的稳定性要求比较高。然而环境温度变化引起镜架的热胀冷缩，实验仪器震动等引起实验平台的震动，空气的扰动等因素都影响系统中激光光斑的稳定性，特别是当光路较长时，光束指向常常因为这些原因而变得不稳。因此，一种可以实时监测激光光斑并可以自动准直激光光束的装置对许多领域研究都是非常实用的，这样的光路自准直系统可以提高激光器长时运行效率和实验的精度。

目前在大型激光装置中，自动准直系统已成为必不可少的重要组成部分，如激光核聚变装置，为了确保系统每次运行时，从振荡器发出的激光束能够稳定、精确地穿过预放大器、主放大器、倍频器、靶室，并精确地照射到微型靶丸上，激光装置均配置了光路自动准直系统。在这种大型的低重复频率的激光系统中，一般利用两个CCD摄像头测量其近场和远场位置，然后用步进电机控制的镜架来校正偏移的光路。这种准直系统的结构显得复杂，而且步进电机控制的反馈过程较为迟钝，需要几分钟才能完成一次光路调整，光路的调整精度也不高，对于高重复频率的激光系统则无法满足要求，例如在重复频率为1kHz的激光系统中，步进电机由于本身运动时间长而根本不能满足系统要求。但随着激光技术的迅速发展，对光路自动准直的精度、速度和效率却提出了越来越高的要求。

发明内容

为了适应高重复频率和高精度激光系统的要求，在继承上述低重复频率自动准直系统的设计原理同时，克服上述在先技术中存在的不足，本实用新型提出一种激光光斑实时监测与光路自动准直的装置，该装置应具有结构简化、精度高、速度快和效率好的特点。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种激光光斑实时监测与光路自动准直装置，包括：装有第一45°全反镜的第一压电陶瓷电动镜架和装有第二45°全反镜的第二压电陶瓷电动镜架，一驱动器的输出端分别连接所述的第一压电陶瓷电动镜架和第二压电陶瓷电动镜架的控制端，该驱动器的输入端连接计算机控制输出端，一待准直的激光光束照射在所述的第一45°全反镜上，在所述的第一45°全反镜和第二45°全反镜的之间且靠近第一45°全反镜的光路上设有第一分束片，在所述的第二45°全反镜的反射光束方向设置第一全反射镜，在该第一全反射镜的反射光路上设置第二分束片，该第二分束片的反射光束方向有第二全反射镜，在第二全反射镜的反射光束和第一分束片的反射光束的交叉位置有一CCD摄像头，该CCD摄像头的输出端与所述的计算机的输入端相连，所述的计算机具有图像采集卡和监测控制程序。

所述的监测控制程序是利用最新的虚拟仪器图形编程软件(LabView)来编写的，以下简称为LabView程序。该LabView程序包括光斑采集、计算处理和反馈控制三部分。

LabView程序主要分为光斑采集、计算处理和反馈控制三个步骤：首先CCD摄像头采集两个参考点的激光光斑，采集到的激光光斑经过信号线传输到电脑的图像采集卡上，图像采集卡将模拟图像转换为数字图像，程序通过调用图像采集卡的动态连接库来存储并显示激光光斑图像；接着，计算机计算两个光斑中心与设定的参考中心位置的偏差量，再结合光路、光斑大小和电动调整架的驱动精度等参量计算出电动镜架需要调整的步数和方向；最后，计算机给电动镜架的驱动器发出驱动指令驱动镜架，使激光重新回到P1和P2两个参考点上，从而使其后面的光束自动准直。