[发明专利]一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置及标定方法

说明书

本发明属于对空间位置进行标定的光学设备技术领域，具体涉及一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置及标定方法，包括：光栅尺、丝杆位移台、参考光束、光源、安装定位支架、入射光纤束连接线、光电探测模块、光纤头、数据采集处理装置、滑块、采集触发信号接收线、采集位置信号线、透光玻璃窗口、采集透镜、光强信号线、采集光纤组架、标定光束；本发明解决了现有技术中采用聚光透镜光学设计的物‑像对应关系或光线逆向追踪方法进行空间点标定时产生的标定效率低和空间测量位置标定准确性差的技术问题。

技术领域

本发明属于对空间位置进行标定的光学设备技术领域，具体涉及一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置及标定方法。

背景技术

激光散射诊断系统是托卡马克实验物理研究中十分有效的诊断工具之一，它可以高时间、高空间的分辨测量等离子体的电子温度、电子密度。其中，脉冲Nd:YAG激光器是激光散射系统是常用的激励光源，电光调Q方式下，脉冲Nd:YAG激光器输出的激光脉冲宽度约10ns，输出的基频激光的波长为1064nm，单脉冲激光的能量约4J，重复工作频率可达100Hz。当1064nm激光束穿过托卡马克装置的玻璃窗口和金属管道后进入托卡马克真空室，激光束的方向、位置是可以精确控制的。

但由于1064nm激光属于不可见的近红外光线，在调试激光入射光路期间，常使用可见的532nm或者650nm指示激光束。一般1064nm激光束可以垂直地进入等离子体或者在中平面内水平地进入等离子体。

以1064nm激光束垂直方式进入等离子体为例，高温等离子体的电子运动速率非常大，由于多普勒效应，入射激光被电子散射后产生的散射光，其波长发生很大的变化，有可能变为500nm。因此，对散射光聚光透镜的要求是：(1)聚光透镜拥有较大视场即光束接收能力较强，(2)有效采集波长范围在500～1100nm，(3)聚光透镜具备：高透光率，消色差、消像差等特性。

电子温度、电子密度在空间分布上是变化的，为了将实验结果与理论模型对比，需要尽可能提高激光散射诊断系统的空间分辨率，将聚光透镜的观测区域(即总散射长度)分为很多个小线段，每个线段的中心点即为测量位置，也称为空间点。

空间测量位置的标定是激光散射诊断系统中用来计算各空间点的散射角的基本数据，其精确度将影响散射谱的形状，从而影响根据实验数据演算出的电子温度值；

现有技术一般采用聚光透镜光学设计的物-像对应关系推算出空间点的数据，因为光机加工与安装误差，这样推算出的空间点的数据准确性较低。此外，现有技术中也可使用光线逆向追踪方法进行空间点的标定，即利用安装在聚光透镜的像面上的传光光纤束，在另一端用可见光照射，从而在真空室内部成像，测量人员在真空室内部用直尺进行位置的测量，但该测量方法的效率与准确性也较差。

因此，需要针对上述现有技术中测量空间点的方法或装置的不足，设计一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置及标定方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，设计一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置及标定方法，用于解决现有技术中采用聚光透镜光学设计的物-像对应关系或光线逆向追踪方法进行空间点标定时产生的标定效率低和空间测量位置标定准确性差的技术问题。

本发明的技术方案：

一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置的装置，包括：光栅尺、丝杆位移台、参考光束、光源、安装定位支架、入射光纤束连接线、光电探测模块、光纤头、数据采集处理装置、滑块、采集触发信号接收线、采集位置信号线、透光玻璃窗口、采集透镜、光强信号线、采集光纤组架、标定光束；

所述安装定位支架上固定安装有丝杆位移台，丝杆位移台的一侧侧边安装有光栅尺，所述丝杆位移台上设置有滑块，所述滑块上安装有光纤头；所述光纤头上通过入射光纤束连接线与光源连接；所述光栅尺通过采集位置信号线与数据采集处理装置连接；所述标定光束从光纤头内部发出；