[发明专利]一种大口径离轴抛物面镜姿态监测控制装置及方法

说明书

本发明涉及一种大口径离轴抛物面镜姿态监测控制装置及方法，具体包括离轴抛物面镜、协作反射镜、电动导轨、姿态监测单元以及闭环反馈控制单元。该装置采用主激光作为准直光，不需要增加新的模拟光，利用首次标定的主激光和离轴抛物面镜的相对位置关系，可直接实现离轴抛物面镜的光束近场和远场调整，其光路简单，体积小，通过电动导轨移进移出，可实现离轴抛物面镜三维姿态的快速测量与复位。

技术领域

本发明属于高功率激光领域，具体涉及到一种大口径离轴抛物面镜姿态监测控制装置及方法。

背景技术

作为反射型元件，离轴抛物面镜无色差且焦点与无穷远处为一对共轭齐明点，不会产生单色像差，能够以简单的面形实现宽带光高质量的无色差聚焦；与同轴系统相比，离轴抛物面镜能够实现中心无遮挡的光束聚焦，在各种场合应用广泛。

在高能拍瓦激光装置中，离轴抛物面镜作为皮秒激光装置的聚焦元件，是最关键的元器件之一，其姿态对皮秒激光装置输出脉冲的焦斑形态、峰值功率以及光束指向等时空特性均具有较大影响，系统对离轴抛物面镜的调整精度以及稳定性都提出了非常苛刻的要求，因此对离轴抛物面镜的三维姿态进行精密定位监测控制尤为必要。

发明内容

本发明的目的是为了弥补先前技术上的不足，从而实现对大口径离轴抛物面镜三维姿态的精密监测控制。

本发明的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种大口径离轴抛物面镜姿态监测控制装置，由携带前级光束近场位置和光束指向的主激光经大口径离轴抛物面实现超短宽带脉冲聚焦，该大口径离轴抛物面位于主激光光路中且与主激光光轴垂直，其特点在于，包括：

协作反射镜，位于所述离轴抛物面镜端面之上，且与离轴抛物面镜姿态保持一致；

姿态监测单元，位于电动导轨的移动平台上，由闭环反馈控制单元控制沿主激光光轴垂直方向移进或移出；

闭环反馈控制单元，位于主激光光路之外，用于数据分析处理，并控制电动导轨，使所述的姿态监测单元移进或移出主激光光路以及控制五维调整机构，使所述的离轴抛物面镜姿态与主激光耦合。

进一步，所述的姿态监测单元由限光光阑、分光元件、角锥、近远场包和反射镜组成；所述主激光经限光光阑入射到分光元件，经该分光元件分为透射光和反射光，所述透射光传输至角锥后沿原光路返回，经分光元件反射进入近远场包建立近、远场基准，所述反射光传输至反射镜，反射后传输至协作反射镜，经协作反射镜反射后沿原光路返回，依次经所述反射镜和分光元件后进入近远场包；所述的闭环反馈控制单元接收近远场包的数据，并对近、远场基准进行比对，即可获得离轴抛物面镜三维姿态的偏离情况，进而驱动所述的五维调整机构，使所述离轴抛物面镜复位。

优选的，所述限光光阑直径为D，主激光的波长为λ，其可实现的远场角分辨率为1.22*λ/D，且D≥30mm。

优选的，所述分光元件分光比可根据反射镜的镀膜情况而定，一般为1:2。

优选的，所述协作反射镜表面装有十字分划板，且十字分划板为明场暗线分划板。

所述近远场包包含分光镜、反射镜、聚焦透镜、近场CCD和远场CCD，CCD靶面均刻有电子分划板，且分划板中心与CCD靶面中心重合。

另一方面，本发明还提供一种利用上述大口径离轴抛物面镜姿态监测装置进行监测控制的方法，其特点在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，闭环反馈控制单元控制电动导轨将姿态监测单元移入主激光光路，使主激光经姿态监测单元分为反射光路和透射光路；

步骤2，携带所述主激光近、远场信息的透射光被所述的近远场包采集并反馈至闭环反馈控制单元，建立所述主激光的近、远场基准；