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专利名称：一种激光参数性能测试自动标定装置及其方法
技术领域：
本发明涉及神光三主机激光参数测量系统性能指标的自动标定装置和标定方法。
背景技术：
随着神光三主机装置大科学工程深入开展，对强激光的各级性能参数取样测量诊 断显得越来越重要。激光性能参数测量系统主要测量神光三主机各级激光参数如近场调制 度、波前畸变、时间、能量等，要求测量精度和重复性都非常高。由于神光三主机激光波长为 1053nm和351nm，常规参数测量系统中的光学器件以及各类探测器响应比较低，杂散光影 响大，各类性能参数将会下降，直接影响神光三主机装置激光性能参数测量的准确性。目前 国内标定主机参数测量系统性能的自动标定装置还没有，通常简单利用光纤激光器和准直 镜搭建一个简易光源产生一束准直平行光，只能对主机激光参数测量系统中的近场和波前 进行标定，无法在同一装置上完成时间、能量等其他参数的测量，而且测量时由于激光功率 的不稳定造成标准光源近场和波前发生变化，并且无法监控测量标准光源，同时也影响主 机参数测量的准确性，对大批量生产的主机参数测量系统进行标定测量费时费力。综上，这 种测量装置重复性和测量精度低，无法实时测量标准光源的稳定性，用上述装置测量激光 性能参数测量系统，会使主机参数测量系统性能指标的标定可信度大大降低。

发明内容
为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种激光参数性能测试自 动标定装置及其方法，能够有效的标定出神光三主机激光参数诊断测量系统中各个指标的 实际参数和标准的偏差并且能够给出修正系数，很好的保证神光三主机激光参数系统进行 激光参数测量与诊断的准确性。本发明的技术解决方案是1、一种激光参数性能测试自动标定装置，包括激光器、 光纤头、反射镜，其特殊之处在于所述标定装置包括离轴抛物面反射镜，所述离轴抛物面 反射镜设置在反射镜的出射光路上，所述光纤头设置在激光器和反射镜之间，与离轴抛物 面反射镜的出射光路偏离。上述激光器是两个不同波长的激光器，所述光纤头是两个，所述光纤头设置在光 纤头电控平移台上。上述标定装置还包括探测单元，探测单元包括第一分光反射镜以及探测器，所述 第一分光反射镜设置在离轴抛物面反射镜的出射光路上，所述探测器设置在第一分光反射 镜的出射光路上。上述离轴抛物面反射镜与第一分光镜之间设置有软变光阑。上述探测器是一个或多个，所述探测器设置在探测电控平移台上。上述第一分光反射镜和探测器之间设置有光束缩束装置。上述标定装置还包括能量系数探测单元，所述能量探测单元包括第二分光反射 镜、第三分光反射镜和激光功率计，所述第二分光反射镜设置在第一分光反射镜的透射光
3路上，所述第二分光反射镜设置在能量测量电控平移台上；所述第三分光反射镜设置在第 二分光反射镜的反射光路上，所述激光功率计是两个，分别设置在第三分光反射镜的透射 和反射光路上。上述探测器是时间探测器、CCD探测器、哈特曼波前探测器或者其结合。上述激光功率计是平面或积分球型激光功率计。上述激光器是35 Inm皮秒脉冲激光器和1053nm皮秒脉冲激光器。一种基于上述激光参数性能测试自动标定装置的标定方法，其特征在于所述方 法包括以下步骤1)打开探测单元内的探测器；2)打开脉冲激光器，在脉冲激光器开启后，控制光纤头电控平移台移动，将对应的 光纤头切入；3)保证脉冲激光器的激光通过反射镜和离轴抛物面反射镜组成的平行光管准直 出射一束标准平面波；4)使步骤3)中的出射平面波经过软变光阑限制为相应测量口径的光束通过第一 分光反射镜，将光束分为测量光束(透射光)和参考光束(反射光)，测量光束直接进入测 量包进行测量；参考光束经过缩束装置后，控制装有探测器的探测电控位移台移动接收。12、根据权利要求11所述的激光参数性能测试自动标定装置的标定方法，其特征 在于所述步骤4)后还包括步骤5)控制装有第二分光反射镜的能量测量电控平移台移 动，将第二分光反射镜切入到第一分光反射镜的透射光路上，打开积分球型激光功率计，同 时采集两个积分球型激光功率计测量的数据并计算能量系数。本发明的优点是1、本发明的标准光源经过反射镜、离轴抛物面反射镜，发出的为一束标准平面波， 其利用离轴平行光管，其焦面处的激光器不同波长可以自由切换，形成不同波长的标准平 面波；2、在光路上采用软变光阑不但能限制光束口径，而且可以勻化标准光束近场边缘 衍射效应；3、采用分光反射镜将标准光源出射光束分为两路光即测量光和参考光，并利用探 测单元可以对参考光近场、波前、时间等参数进行实时测量、比较；稳定性高、重复性好，测 量结果置信度高；并能对系统指标进行实时比对修正；4、能量系数探测单元采用积分球型激光光率计，可以实时测量平板、透镜组件在 特定激光波长条件下的能量透射和反射系数，测量范围大；5、本发明的自动标定装置使神光三主机激光参数测量系统的标定自动化程度大 幅度提高，适用于批量化测试，节省了劳动力和成本。


图1是本发明的结构示意图；
具体实施例方式参见图1，本发明的激光参数性能测试自动标定装置由三部分组成，分别是光源
423、探测单元24和能量系统探测单元25 ；光源23包括第一脉冲激光器1、第二脉冲激光器 3、第一光纤头2、第二光纤头4、光纤头电控平移台5、反射镜6、离轴抛物面反射镜7以及软 变光阑8，第一脉冲激光器1是351nm皮秒脉冲激光器，第二脉冲激光器3是1053nm皮秒脉 冲激光器，第一光纤头3是351nm光纤头，第二光纤头4是1053nm光纤头，第一光纤头3和 第二光纤头4设置在光纤头电控平移台5上可以来回移动，反射镜6和离轴抛物面反射镜 7构成平行光管，用来产生一束平行脉冲光束。该光束近场为标准的平面波，脉冲时间为皮 秒量级。第一脉冲激光器1和第二脉冲激光器3能量可以根据需要调节。离轴抛物面平行 光管焦平面处的激光光源可以通过平移台5切换。光源经过软变光阑8，使光变到所需要的 口径，使经过软变光阑8的激光可以更集中的经过探测单元24的第一分光反射镜9上。探测单元24包括第一分光反射镜9、光束缩束装置10、探测电控位移台11、时间探 测器12、CCD探测器13、哈特曼波前探测器14 ；探测器和探测电控位移台11组合切换用来 自动监控测量标准光源出射光的近场、波前、时间等参数，根据需要测量的参数需要，可以 选择各种不同的探测器，可以同时设置多个探测器测量不同的数据，也可以用单个探测器 测量一个参数。能量系数探测单元25包括能量测量电控位移台15、第二分光反射镜16、第三分光 反射镜18、第一积分球型激光功率计19、第二积分球型激光功率计20以及能量分光反射系 数测量包21。分光反射镜和能量测量电控位移台组合，将光束由积分球型功率计接收，用来 测量主机参数测量系统能量系数，积分球型功率计可以测量多角度的光束，测量范围比平 面要宽，在要求不高的情况下，也可以采用平面功率测量装置，光束经过第三分光反射镜18 的作用分成两束，分别进入第一积分球型激光功率计19、第二球积分球型激光功率计20， 同时测量，提高了测量效率。分光反射镜均是透光95%，反光5%的分光反射镜。利用本发明的测量系统进行测量的方法如下工作时，将神光三主机测量包17按 不同功能需求放置在相应的测试工位上，打开主机参数测量系统中的各类探测器。测试时， 首先开第一脉冲激光器ι (351nm光束测量时)或者第二脉冲激光器3 (1053nm光束测量 时)；在第一脉冲激光器1开启，通过电控平移台5的移动，将第一光纤头(351nm光纤头) 切入，在第二脉冲激光器3开启，通过电控平移台5移动，将第二光纤头(1053nm光纤头) 切入；之后，激光通过反射镜6和离轴抛物面反射镜7组成的平行光管准直出射一束标准平 面波，经第一分光反射镜9将光束分为测量光束(透射光)和参考光束(反射光)，测量光 束直接进入神光三主机测量包17对各类进行测量；参考光束经过缩束装置10后，被装在电 控位移台11上的三种探测器时间探测器12、CCD探测器13、哈特曼波前探测器14自动移 动接收，测量结果作为参考光束的近场、波前和时间比对的标准数据。需要测量能量系数时，利用能量测量电控平移台15电控移动，将第二分光反射镜 16切入测量光路，光束遇到后转折90°，再经过第三分光反射镜18分成透射光和反射光， 透射光直接进入第一积分球型激光功率计19，反射光通过能量分光反射系数测量包21后 进入第二积分球型激光功率计20，同时采集第一积分球型激光功率计19、第二积分球型激 光功率计20测量的数据并计算能量系数。测量得出的数据通过控制和采集计算机22接收 处理，控制和采集计算机22也控制平移台的移动。
权利要求
一种激光参数性能测试自动标定装置，包括激光器、光纤头、反射镜，其特征在于所述标定装置包括离轴抛物面反射镜，所述离轴抛物面反射镜设置在反射镜的出射光路上，所述光纤头设置在激光器和反射镜之间，与离轴抛物面反射镜的出射光路偏离。
2.根据权利要求1所述的激光参数性能测试自动标定装置，其特征在于所述激光器 是两个不同波长的激光器，所述光纤头是两个，所述光纤头设置在光纤头电控平移台上。
3.根据权利要求2所述的激光参数性能测试自动标定装置，其特征在于所述标定装 置还包括探测单元，探测单元包括第一分光反射镜以及探测器，所述第一分光反射镜设置 在离轴抛物面反射镜的出射光路上，所述探测器设置在第一分光反射镜的出射光路上。
4.根据权利要求3所述的激光参数性能测试自动标定装置，其特征在于所述离轴抛 物面反射镜与第一分光镜之间设置有软变光阑。
5.根据权利要求4所述的激光参数性能测试自动标定装置，其特征在于所述探测器 是一个或多个，所述探测器设置在探测电控平移台上。
6.根据权利要求6所述的激光参数性能测试自动标定装置，其特征在于所述第一分 光反射镜和探测器之间设置有光束缩束装置。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的激光参数性能测试自动标定装置，其特 征在于所述标定装置还包括能量系数探测单元，所述能量探测单元包括第二分光反射镜、第 三分光反射镜和激光功率计，所述第二分光反射镜设置在第一分光反射镜的透射光路上，所述 第二分光反射镜设置在能量测量电控平移台上；所述第三分光反射镜设置在第二分光反射镜 的反射光路上，所述激光功率计是两个，分别设置在第三分光反射镜的透射和反射光路上。
8.根据权利要求7所述的激光参数性能测试自动标定装置，其特征在于所述探测器 是时间探测器、CCD探测器、哈特曼波前探测器或者其结合。
9.根据权利要求8所述的激光参数性能测试自动标定装置，其特征在于所述激光功 率计是平面或积分球型激光功率计。
10.根据权利要求9所述的激光参数性能测试自动标定装置，其特征在于所述激光器 是35 Inm皮秒脉冲激光器和1053nm皮秒脉冲激光器。
11.一种基于上述激光参数性能测试自动标定装置的标定方法，其特征在于所述方 法包括以下步骤1)打开探测单元内的探测器；2)打开脉冲激光器，在脉冲激光器开启后，控制光纤头电控平移台移动，将对应的光纤 头切入；3)保证脉冲激光器的激光通过反射镜和离轴抛物面反射镜组成的平行光管准直出射 一束标准平面波；4)使步骤3)中的出射平面波经过软变光阑限制为相应测量口径的光束通过第一分光 反射镜，将光束分为测量光束(透射光)和参考光束(反射光)，测量光束直接进入测量包 进行测量；参考光束经过缩束装置后，控制装有探测器的探测电控位移台移动接收。
12.根据权利要求11所述的激光参数性能测试自动标定装置的标定方法，其特征在 于所述步骤4)后还包括步骤5)控制装有第二分光反射镜的能量测量电控平移台移动， 将第二分光反射镜切入到第一分光反射镜的透射光路上，打开积分球型激光功率计，同时 采集两个积分球型激光功率计测量的数据并计算能量系数。
全文摘要
本发明是一种激光参数性能测试自动标定装置，包括激光器、光纤头、反射镜，该标定装置包括离轴抛物面反射镜，离轴抛物面反射镜设置在反射镜的出射光路上，光纤头设置在激光器和反射镜之间，与离轴抛物面反射镜的出射光路偏离；本发明提出的一种激光参数性能测试自动标定装置及其方法，能够有效的标定出神光三主机激光参数诊断测量系统中各个指标的实际参数和标准的偏差并且能够给出修正系数，很好的保证神光三主机激光参数系统进行激光参数测量与诊断的准确性。
文档编号G01J11/00GK101922974SQ20101026684
公开日2010年12月22日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者段亚轩, 赛建刚, 赵建科, 陈永全 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所