高能激光发射系统光束监测与装调的新方法VIP专享VIP免费

第35卷第2期光电工程Vol.35,No.22008年2月Opto-ElectronicEngineeringFeb,2008文章编号：1003-501X(2008)02-0029-05高能激光发射系统光束监测与装调的新方法史亚莉1,2，高云国1，邓伟杰1,2(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033；2.中国科学院研究生院，北京100039)摘要：高能激光束能量高，波长较长，无法用常规的光电探测器进行接收。为了实现高能激光发射系统中激光束的监测和系统的快速高精度装调，采用间接测量的方法，将激光束的监测转换为激光谐振腔出射镜的监测，并且通过使用光路切换镜，用He-Ne激光束代替高能激光束来完成整个系统的装调。对光束监测系统、装调辅助系统、靶标镜以及光路切换镜等辅助设备的工作原理和使用方法做了简单的介绍。为考察方法的有效性，结合CO2激光发射系统进行了精度分析。结果表明，使用本方法装调后，光轴平行度误差可达到15.9″，满足设计指标的20″。关键词：高能激光发射系统；光束监测；装调；精度分析；激光器中图分类号：TH744.5文献标志码：ANovelMethodofBeamMonitoringandAlignmentforHigh-energyLaserLaunchingSystemSHIYa-li1,2，GAOYun-guo1，DENGWei-jie1,2(1.ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciences,Changchun130033,China;2.GraduateSchoolofChineseAcademyofSciences,Beijing100039,China)Abstract:Theconventionalphotoelectricdetectorcannotgetthelasersignalbecauseofthelaser’shighenergyandlongwavelength.Toachievethegoalofreal-timemonitoringthelaserbeamandfastaligningthehigh-energylaserlaunchingsystemaccurately,wemonitoredtheoutputmirroroflaserresonatortosupersedethelaserbeaminthispaper.Inthesameway,witharight-anglereflector,thelaunchingsystemwasalignedusingtheHe-Nelaserofbeammonitoringsysteminsteadofhigh-energylaser.Intheend,theprecisionoftheCO2laserlaunchingsystemwasanalyzedtoinspectthemethod.Theanalysisresultsshowthattheparallelismerrorscanreach15.9″,whichsatisfiestherequirementofsystem.Keywords:high-energylaserlaunchingsystem;beammonitoring;alignment;precisionanalysis;laser1引言高能激光发射系统技术难度大，研制周期长，并有一定风险。要研制出实用有效的高能激光发射系统，需解决的关键技术问题还很多，激光束的监测和系统的装调就是其中之一，它是决定从激光发射结构出射的激光束能否准确且持续稳定地照射在目标上的重要因素。装调可以使系统在最接近设计的状态下工作，通过对光束的动态监测，实时检测光束的角度偏移并用快速两维可控微调反射镜对其进行补偿，有效抑制了激光束的角漂移[1]。因为大多数高能激光束的波长比较长，而且能量高，以CO2激光发射系统为例，波长为10.6µm，功率可达万瓦，所以无法用常规的光电探测器，如CCD等进行接收，这就使得对高能激光发射系统的光束进行直接监测和对整个系统直接进行装调非常不容易实现。本文采用间接测量[2]的方法，设计了一个光束监测系统，通过对激光谐振腔出射镜的倾斜角度进行监收稿日期：2007-05-29；收到修改稿日期：2007-10-06基金项目：国防科工委资助项目作者简介：史亚莉(1982-)，女(汉族)，山西运城人，博士研究生，主要研究高能激光发射系统的对准技术。E-mail:shiyali_825@126.com光电工程第35卷第2期30测，获得高能激光束的角度偏移量。在对整个系统进行装调时，使用了一个光路切换镜，将He-Ne激光束切换进发射光路，从而用He-Ne激光束代替高能激光束来完成整个系统的装调。间接测量方法的使用，降低了高能激光发射系统对光束监测和装调所使用的光学元件、电子器件的要求，而且避免了装调时高能激光束对人员或光机电结构造成的损伤，在提高精度的同时降低了成本。最后，对CO2激光发射系统的光束监测与装调的精度进行了误差分析，分析结果表明，使用本方法装调后，两光轴平行度误差可达到15.9″，满足设计指标的20″。本方法的优点是光路简单、装调方便。不仅适用于系统出厂前的初始装调，而且可以实现系统出厂后特别是外场使用...