[发明专利]一种激光束靶耦合传感器

权利要求书

1.一种激光束靶耦合传感器，其特征在于，包括：

靶点监测单元、侧路监测单元、主激光束监测单元、双面反射镜、测距模块、1号半反半透镜和调焦平台；

靶点监测单元位于实验靶正向，靶点监测单元的出射光经双面反射镜的内反射面反射后对实验靶的正向照明，并对实验靶的靶面成像，监测实验靶上的靶点位置；

侧路监测单元位于实验靶侧向，侧路监测单元的出射光对实验靶的侧面照明，并对实验靶的侧面成像，用于确定实验靶的靶面位置；

1号半反半透镜位于实验靶和双面反射镜之间，测距模块位于1号半反半透镜的上方，测距模块出射的测量光经1号半反半透镜反射后到达实验靶表面，测距模块用于确定实验靶的靶面位置；

主激光束的焦斑与实验靶上靶点关于双面反射镜外反射面为光学共轭关系；

主激光束入射至双面反射镜的外反射面，经双面反射镜的外反射面反射后汇聚至主激光束监测单元，主激光束监测单元用于对束靶耦合时激光焦斑的位置、主激光束调焦时光束汇聚质量、主激光束汇聚时光束的指向进行监测；

靶点监测单元、侧路监测单元、主激光束监测单元、双面反射镜、测距模块、1号半反半透镜共同组成束靶耦合传感器主体；

束靶耦合传感器主体设置在调焦平台上，通过调焦平台带动传感器主体运动，使实验靶的靶面位于预先标定出的传感器共轭位置。

2.根据权利要求1所述的激光束靶耦合传感器，其特征在于，主激光束监测单元包括椭球镜、2号半反半透镜、焦斑监测CCD和相干探测器；

经双面反射镜外反射面反射的主激光束入射至椭球镜的角点处，椭球镜对主激光束焦斑进行放大，放大的主激光束焦斑入射至2号半反半透镜，经2号半反半透镜透射部分的主激光束焦斑由焦斑监测CCD采集，经2号半反半透镜反射部分的主激光束焦斑由相干探测器采集，用于获取主激光束合束时光束的相位差；

相干探测器像面与焦斑监测CCD像面关于2号半反半透镜的反射面呈光学共轭关系。

3.根据权利要求2所述的激光束靶耦合传感器，其特征在于，椭球镜的长轴与主激光束光轴垂直，焦斑监测CCD像面的法线方向与椭球镜的长轴方向呈7.18°，焦斑监测CCD像面与椭球镜的另一焦点重合，主激光束焦斑经椭球镜进行8倍放大成像。

4.根据权利要求1所述的激光束靶耦合传感器，其特征在于，靶点监测单元包括靶面成像物镜和靶面监测CCD；

靶面成像物镜自带的同轴照明光源入射至双面反射镜，经双面反射镜反射后透射过半反半透镜8，为实验靶提供照明；

靶面成像物镜对实验靶进行放大成像，并由靶面监测CCD3采集图像。

5.根据权利要求1所述的激光束靶耦合传感器，其特征在于，侧路监测单元包括侧路成像物镜和侧路监测CCD；

侧路成像物镜自带的同轴照明光源为实验靶侧面提供照明，通过侧路成像物镜对实验靶侧面进行成像，由侧路监测CCD采集图像，对实验靶进行靶高位置粗定位。

6.根据权利要求1所述的激光束靶耦合传感器，其特征在于，侧路监测单元还包括侧路调焦平台；

侧路成像物镜和侧路监测CCD设置在侧路调焦平台上，侧路调焦平台运动方向与侧路成像物镜光轴方向一致，对侧路成像物镜和侧路监测CCD进行调焦，以适应不同尺寸实验靶。

7.根据权利要求1所述的激光束靶耦合传感器，其特征在于，还包括竖直转台；调焦平台设置在竖直转台上，通过竖直转台带动传感器主体旋转。

8.根据权利要求1所述的激光束靶耦合传感器，其特征在于，还包括竖直升降平台，竖直转台设置在竖直升降平台上，用于将束靶耦合传感器主体送入和退出靶室，以及在靶室内进行竖直方向调整。

9.根据权利要求1所述的激光束靶耦合传感器，其特征在于，还包括六自由度定位平台，六自由度定位平台设置在竖直转台和竖直升降平台之间，用于调整束靶耦合传感器主体在靶室中心的空间位姿。

10.权利要求1所述的激光束靶耦合传感器的束靶耦合方法，其特征在于，包括：

S1、将实验靶固定，利用侧路监测单元监测实验靶的靶面位置，通过调整调焦平台带动传感器主体运动，使实验靶的靶面位于预先标定出的传感器共轭位置，实现粗定位；

S2、利用测距模块监测实验靶的靶面位置，通过调整调焦平台带动传感器主体运动，使实验靶的靶面位于预先标定出的传感器共轭位置，实现精定位；

S3、确定靶点监测单元监测的靶点位置与主激光束监测单元监测的激光焦斑位置的换算关系；

S4、靶点监测单元监测实验靶上的靶点位置A，并根据换算关系，获得该靶点位置对应在主激光束监测单元上激光焦斑的位置B；

S5、主激光器发射的主激光束入射至双面反射镜的外反射面，并汇聚至主激光束监测单元，调整主激光器的正入射位置，直至主激光束监测单元监测到的激光焦斑的位置位于位置B处；

S6、移走激光束靶耦合传感器，利用此时实验靶和主激光器的正入射位置进行束靶耦合。