[发明专利]一种激光束靶耦合传感器

说明书

一种激光束靶耦合传感器，解决了如何高精度束靶耦合的问题，属于光电传感器领域。本发明包括：侧路监测单元位于实验靶侧向，用于确定实验靶的靶面位置，进行粗定位；测距模块用于确定实验靶的靶面位置，进行精细定位；定位过程中，利用调焦平台带动传感器主体运动，使实验靶位于预先标定出的传感器共轭位置。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；靶点监测单元位于实验靶正向，监测实验靶上的靶点位置；主激光束监测单元用于对束靶耦合时激光焦斑位置进行监测；利用靶点与焦斑位置的换算关系确定靶点与焦斑的相对位置关系、光束准直情况以及光束合束情况。并调整主激光器的入射位置，完成激光束靶耦合。

技术领域

本发明涉及一种超小F#激光束靶耦合传感器，涉及光电传感器领域。

背景技术

超小F^#高能激光打靶物理实验是极端物理、相对论等离体子物理、强辐射源、激光加速器、激光核物理等前沿领域的重要研究手段。在高能激光打靶实验中，实验靶精度定位以及高精度束靶耦合是影响实验结果的重要因素。由于打靶激光相对靶近似正入射，靶定位及束靶耦合精度要求高，而且有合束监测需求，尤其主激光束的F^#仅为F/2～F/3之间，激光焦斑极小，尺寸仅为3μm～5μm，焦斑中心精确定位十分困难，同时激光线宽大，色散误差很难控制，现有的传统光学共轭式束靶耦合传感器在功能和指标方面难以满足实验需求。

发明内容

针对现有光学共轭传感器如何高精度束靶耦合的问题，本发明提供一种超小F#激光束靶耦合传感器。

本发明的一种超小F#激光束靶耦合传感器，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1、测距模块7、1号半反半透镜8和调焦平台14；

靶点监测单元位于实验靶9正向，靶点监测单元的出射光经双面反射镜1的内反射面反射后对实验靶9的正向照明，并对实验靶9的靶面成像，监测实验靶9上的靶点位置；

侧路监测单元位于实验靶9侧向，侧路监测单元的出射光对实验靶9的侧面照明，

并对实验靶9的侧面成像，用于确定实验靶9的靶面位置；

1号半反半透镜8位于实验靶9和双面反射镜1之间，测距模块7位于1号半反半透镜8的上方，测距模块7出射的测量光经1号半反半透镜8反射后到达实验靶9表面，测距模块7用于确定实验靶9的靶面位置；

主激光束的焦斑与实验靶9上靶点关于双面反射镜1外反射面为光学共轭关系；

主激光束入射至双面反射镜1的外反射面，经双面反射镜1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1、测距模块7、1号半反半透镜8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14上，通过调焦平台14带动传感器主体运动，使实验靶9的靶面位于预先标定出的传感器共轭位置。

本发明超小F#激光束靶耦合传感器的束靶耦合方法，包括：

S1、将实验靶9固定，利用侧路监测单元监测实验靶9的靶面位置，通过调整调焦平台14带动传感器主体运动，使实验靶9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7监测实验靶9的靶面位置，通过调整调焦平台14带动传感器主体运动，使实验靶9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；