專利名稱：空間濾波系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高功率激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種用于高功率激光器中的空間濾波系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
空間濾波器在高功率激光系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)有近40年的歷史，特別在二十世紀(jì)末各國都致力于慣性約束核聚變激光裝置的研制，例如美國的NOVA和OTF，日本的GIKKOX II，法國的LMJ和中國的神光裝置，而在這些裝置中都采用了空間濾波器。實(shí)踐證明，在高功率激光系統(tǒng)中采用了空間濾波器后，激光的亮度、能量、可聚焦功率指標(biāo)都成倍的提高，而空間濾波器的原理就在于對激光高斯光束的高頻分量進(jìn)行濾波，即在其傅里葉頻譜上，利用小孔濾除入射光束的高頻分量，抑制高頻分量的非線性增長，防止自聚焦的發(fā)生。附圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的一種空間濾波系統(tǒng)，其中具有光路調(diào)整裝置，光路調(diào)整裝置主要監(jiān)測步驟為開通白光LED 104的電源照明小孔的輪廓，然后使小孔的輪廓清晰的成像到CXD 107，調(diào)整CXD 107的焦面到達(dá)空間濾波器內(nèi)的小孔位置，這樣小孔內(nèi)的光斑可以恰好成像到CXD 107上，通過比較小孔中心和光斑中心的誤差來調(diào)整反射鏡100和反射鏡101使小孔的中心和焦斑的中心重合，從而是主光路準(zhǔn)直。這種光路調(diào)整裝置基于直觀的CCD成像來對光路進(jìn)行調(diào)整，相比傳統(tǒng)的基于功率計(jì)的光路調(diào)整方案精度更高，并且更便于實(shí)驗(yàn)人員的操作。然而這種光路調(diào)整裝置仍然存在一些問題。比如如圖 2所示，為觀察小孔輪廓，上述空間濾波系統(tǒng)的光路調(diào)整方案中需要用CCD 107接收主光路激光的透射光，這樣就要求反射鏡110不能是全反鏡，而應(yīng)當(dāng)是具有一定透射率的反射鏡， 因此主光路的激光能量存在一定的損失；并且，如果主光路中的激光能量波動較大，出現(xiàn)較大的瞬時功率時，很可能造成(XD107損壞。上述光路調(diào)整裝置所需的CXD的存在增加了主光路的長度，這樣會大大增加整個激光裝置的箱體的長度。眾所周知，為了使大功率的激光器的性能穩(wěn)定不受外界的影響，激光器的箱體都比較厚，所以往往大功率激光器箱體的成本很高，如果按照現(xiàn)有方法去設(shè)計(jì)光路將會增加箱體的體積，這將極大地提高工業(yè)成本。因此，目前迫切需要一種能量損失更小且體積更小的空間濾波系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能量損失更小且體積更小的空間濾波系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種空間濾波系統(tǒng)，包括激光輸入裝置、空間濾波器和光路調(diào)整裝置，所述空間濾波器內(nèi)具有用于濾波的小孔，其特征在于，所述光路調(diào)整裝置包括設(shè)置在空間濾波器側(cè)面的CCD和位于空間濾波器內(nèi)部的用于將所述小孔輪廓圖像反映到所述CCD的反射鏡。其中，所述激光輸入裝置用于生成原始激光并對原始激光進(jìn)行預(yù)處理，然后將預(yù)處理后的激光輸入所述空間濾波器。
其中，所述空間濾波器包括不透明的空間濾波器腔體，其側(cè)壁上具有透明窗口，所述腔體的軸線與主光路平行；位于不透明腔體內(nèi)的濾波板，所述濾波板上的小孔用于過濾高斯光束高頻分量； 以及空間濾波器入射和出射透鏡。其中，所述光路調(diào)整裝置包括照明光源；位于空間濾波器腔體內(nèi)用于反映所述濾波板上小孔輪廓圖像的反射鏡；位于所述空間濾波器腔體的側(cè)壁上透明窗口處的CCD，該CCD用于接收所述反射鏡所反映的小孔周圍的圖像；以及與C⑶連接的顯示單元。其中，位于空間濾波器腔體內(nèi)用于反映所述濾波板上小孔輪廓圖像的反射鏡為棱
^Mi ο其中，所述光路調(diào)整裝置的所述反射鏡包括第一反射鏡和第二放射鏡，第一反射鏡用于反映入射光方向一側(cè)的所述濾波板上小孔輪廓圖像，第二反射鏡用于反映出射光方向一側(cè)的所述濾波板上小孔輪廓圖像；所述CCD包括第一 CCD和第二 CCD，分別用于接收所述第一、第二反射鏡所反映的小孔輪廓圖像。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列技術(shù)效果1、本發(fā)明的CXD不會增加主光路的長度，體積較小。2、本發(fā)明的主光路激光能量損失較小。3、本發(fā)明可以同時從入射光、出射光兩個方向觀察小孔附近圖像，便于操縱，并且有利于提高激光準(zhǔn)直的精度。


圖1示出了本發(fā)明一種實(shí)施例的空間濾波系統(tǒng)的光路示意圖；圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的一種空間濾波系統(tǒng)的光路示意圖(該圖中未示出激光輸入裝置)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，提供了一種空間濾波系統(tǒng)，包括激光輸入裝置、空間濾波器和光路調(diào)整裝置。其中激光輸入裝置用于生成原始激光并對原始激光進(jìn)行預(yù)處理，然后將預(yù)處理后的激光輸入所述空間濾波器。參考圖1，本實(shí)施例中，所述激光輸入裝置包括He-Ne激光器1，反射鏡2，擴(kuò)束鏡 3和小孔光闌4。He-Ne激光器1用于產(chǎn)生632nm激光。反射鏡2是兩個均呈45度設(shè)置的反射鏡，它們可以將激光的行進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)180度。同時，這兩個反射鏡2的方向可以進(jìn)行微調(diào)，可以通過對這兩個反射鏡2的微調(diào)來精確調(diào)節(jié)主光路的方向以實(shí)現(xiàn)主觀路的準(zhǔn)直。擴(kuò)束鏡3采用八倍擴(kuò)束鏡，用于將He-Ne進(jìn)行擴(kuò)束。小孔光闌4用于從擴(kuò)束后的光斑(一般為圓光斑)中提取IOmmX IOmm方光斑。所述空間濾波器包括空間濾波器腔體6、濾波板8和兩個準(zhǔn)直透鏡5、9。其中空間濾波器腔體的軸線與主光路平行，其側(cè)壁采用不銹鋼材料制作，側(cè)壁上具有透明窗口，該窗口可用于照明光。兩個準(zhǔn)直透鏡5、9分別設(shè)置在空間濾波器腔體的兩端，將它們分別稱為空間濾波器入射光方向準(zhǔn)直透鏡和空間濾波器出射光方向準(zhǔn)直透鏡，準(zhǔn)直透鏡的選取和設(shè)置均為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再贅述。濾波板位于空間濾波器腔體內(nèi)，其上具有用于過濾高斯光束高頻分量的小孔。所述光路調(diào)整裝置包括；棱鏡7、顯示器10、CXD 11和LED光源12。棱鏡7表面鍍銀，它設(shè)置在空間濾波器腔體6內(nèi)。CXD 11和LED光源12設(shè)置在空間濾波器腔體6的側(cè)壁的窗口處。所述棱鏡7用于反射所述小孔及其周圍的光線，以使CCD 11處形成所述小孔及其周圍的圖像(即小孔輪廓信息圖像)，并且該圖像將通過顯示器10顯示出來，以供操作者用肉眼觀察小孔處的光斑，進(jìn)而達(dá)到對主光路進(jìn)行準(zhǔn)直調(diào)節(jié)的目的。特別地，在優(yōu)選實(shí)施例中，可以設(shè)置兩個CXD 11，兩個棱鏡7，空間濾波器腔體6側(cè)壁的窗口設(shè)置在中心處。 兩個CCD 11分別設(shè)置在濾波板的兩側(cè)，兩個棱鏡7也分別設(shè)置在濾波板的兩側(cè)。這樣，CCD 可以分別對入射方向和出射方向上的小孔輪廓進(jìn)行成像，從而使得主光路的調(diào)節(jié)操作更加方便。本實(shí)施例中兩個棱鏡7均與空間濾波器腔體6的下側(cè)壁結(jié)合形成一體，具體實(shí)現(xiàn)上， 兩個棱鏡7可以粘接在安裝濾波板的底板13上，所述底板13安裝在空間濾波器腔體6的下側(cè)壁上。下面簡要敘述基于上述空間濾波系統(tǒng)的光路準(zhǔn)直調(diào)節(jié)方法。光路準(zhǔn)直調(diào)節(jié)就是要實(shí)現(xiàn)空間濾波器內(nèi)光斑在小孔內(nèi)位置的精確調(diào)節(jié)，包括下列步驟(1)如圖1所示，采用632nm的He-Ne激光器生產(chǎn)激光，選用兩個45度反射鏡對 He-Ne進(jìn)行初步準(zhǔn)直調(diào)節(jié)，將光束的中心高度確定為105mm，在光路中擺放的八倍擴(kuò)束鏡對 He-Ne光束進(jìn)行擴(kuò)束；(2)在擴(kuò)束后的光束通過IOmmX IOmm的小孔光闌，小孔光闌將擴(kuò)束后的光斑的橫截面定為IOmmXlOmm的方光斑(這僅僅是一個示例，本發(fā)明的光斑的橫截面形狀和尺寸可以根據(jù)不同情況進(jìn)行調(diào)整)，IOmmX IOmm的方光斑通過透鏡聚焦到空間濾波器內(nèi)的小孔內(nèi)；(3)打開白光LED光源12照亮空間濾波器內(nèi)小孔的輪廓，照亮小孔輪廓的白光反射到棱鏡7，棱鏡7的表面鍍銀形成全反鏡把小孔輪廓的信息反射到CCD 11，并通過顯示器 10提供給操作者。如圖1所示，本實(shí)施例設(shè)置了兩個CCD，它們作用大體相同，不同之處在于一個是觀察入射光方向小孔輪廓，另一個是觀察反射光方向小孔輪廓，從入射光、反射光兩個方向進(jìn)行觀察和調(diào)節(jié)，可以更好地保證光路中光的穩(wěn)定振蕩，從而進(jìn)一步提高空間濾波器的精度；(4)調(diào)整攝像頭(即含有CXDll的攝像頭)的焦距，使得顯示器10可以清晰的反應(yīng)小孔的輪廓。由于小孔平面也是激光束焦面所在，所以被小孔過濾掉的高階分量在小孔的周圍的分布也會成像在顯示器10上；(5)圖1中通過觀察顯示器10上的小孔和激光高階分量的分布，調(diào)整第一面反射鏡和第二面反射鏡(即圖1中的兩個反射鏡幻，調(diào)整到小孔周圍的高斯光束的高頻分量均勻分布在小孔的周圍，此時光斑正好與小孔的中心重合，即完成空間濾波器光路準(zhǔn)直的調(diào)整。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種空間濾波系統(tǒng)，包括激光輸入裝置、空間濾波器和光路調(diào)整裝置，所述空間濾波器內(nèi)具有用于濾波的小孔，所述光路調(diào)整裝置包括設(shè)置在空間濾波器側(cè)面的CCD和位于空間濾波器內(nèi)部的用于將所述小孔輪廓圖像反映到所述CCD的反射鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間濾波系統(tǒng)，其特征在于，所述激光輸入裝置用于生成原始激光并對原始激光進(jìn)行預(yù)處理，然后將預(yù)處理后的激光輸入所述空間濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間濾波系統(tǒng)，其特征在于，所述空間濾波器包括 不透明的空間濾波器腔體，其側(cè)壁上具有透明窗口，所述腔體的軸線與主光路平行； 位于不透明腔體內(nèi)的濾波板，所述濾波板上的小孔用于過濾高斯光束高頻分量；以及空間濾波器入射和出射透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間濾波系統(tǒng)，其特征在于，所述光路調(diào)整裝置包括 照明光源；位于空間濾波器腔體內(nèi)用于反映所述濾波板上小孔輪廓圖像的反射鏡； 位于所述空間濾波器腔體的側(cè)壁上透明窗口處的CCD，該CCD用于接收所述反射鏡所反映的小孔周圍的圖像；以及與CXD連接的顯示單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間濾波系統(tǒng)，其特征在于，所述光路調(diào)整裝置的所述反射鏡包括第一反射鏡和第二放射鏡，第一反射鏡用于反映入射光方向一側(cè)的所述濾波板上小孔輪廓圖像，第二反射鏡用于反映出射光方向一側(cè)的所述濾波板上小孔輪廓圖像；所述 C⑶包括第一 CXD和第二 (XD，分別用于接收所述第一、第二反射鏡所反映的小孔輪廓圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間濾波系統(tǒng)，其特征在于，位于空間濾波器腔體內(nèi)用于反映所述濾波板上小孔輪廓圖像的反射鏡為反射棱鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種空間濾波系統(tǒng)，包括激光輸入裝置、空間濾波器和光路調(diào)整裝置，所述空間濾波器內(nèi)具有用于濾波的小孔，其特征在于，所述光路調(diào)整裝置包括設(shè)置在空間濾波器側(cè)面的CCD和位于空間濾波器內(nèi)部的用于將所述小孔輪廓圖像反映到所述CCD的反射鏡。本發(fā)明具有下列技術(shù)效果1、本發(fā)明的CCD不會增加主光路的長度，體積較小。2、本發(fā)明的主光路激光能量損失較小。3、本發(fā)明可以同時從入射光、出射光兩個方向觀察小孔附近圖像，便于操縱，并且有利于提高激光準(zhǔn)直的精度。
文檔編號G02B27/30GK102236174SQ20101016255
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者侯立群, 唐熊忻, 張晶, 樊仲維, 連富強(qiáng), 邱基斯, 黃科 申請人:北京國科世紀(jì)激光技術(shù)有限公司