中国船舶集团有限公司第七一八研究所, 河北 邯郸 056027
针对高能激光器出光过程中出现的大量离焦和0°像散低阶像差现象，提出了基于哈特曼波前传感器和二维整形光路的XY离焦像差校正方法。首先，通过对Zernike多项式的离焦项和0°像散项进行线性组合得到XY离焦像差的表达式，该XY离焦像差系数的大小可直接表征X离焦和Y离焦的波前PV值。同时，通过微调高能激光器中二维整形光路中的镜子间距，可实现激光器输出光束XY离焦波面的补偿。因此，首先利用哈特曼波前传感器提取出光束的XY离焦像差系数大小，而后再根据XY离焦像差系数的大小实时闭环微调二维整形光路中的镜子间距，从而实现XY离焦像差的校正，改善输出光束的光束质量。实验结果表明，该方法可有效地将高能激光器输出光束XY离焦量的PV值由5.2 μm和1.1 μm校正到0.5 μm以下，相应的光束质量β因子由3.1降到1.8，光束质量得到明显改善。
高能激光 光束质量 像差校正 光束整形 矩阵光学 high energy laser beam quality aberration correction beam shaping matrix optics
中国船舶重工集团公司第七一八研究所, 河北 邯郸 056027
为了测量稳定运行时超声速自由旋涡气动窗口(ADW)产生的像差,评价ADW的光学性能,提出了一种基于一维自准直Shack-Hartmann传感器,用拼接法进行波前复原测量气动窗口的方法。采用671 nm光源作为测试光源,高帧频CCD面阵相机采集经Shack-Hartmann波前传感器聚焦的子光斑阵列,采用拼接法进行波前复原。讨论分析了波前像差中沿y方向的倾斜量、波前峰谷(PV)值和均方根(RMS)值与气动窗口工作状态的对应关系。实验结果表明,压力稳定时长曝光PV值为0.1729λ,RMS值为0.0578λ。实验数据说明了Shack-Hartmann传感器拼接法对测量ADW光学性能的可行性,对ADW的进一步优化和实际应用具有重要的工程指导意义。
测量 激光器 自由旋涡气动窗口 Shack-Hartmann波前传感器 拼接法 光学质量 中国激光
2021, 48(23): 2304003
红外与激光工程
2021, 50(7): 20210016
1 中国船舶重工集团公司 第七一八研究所, 河北 邯郸 056027
2 空军驻长春地区军事代表室, 长春 130000
为实现激光束形状的二维整形,同时灵活适应入射光束发散角、尺寸等参数的变化,提高光束质量,提出了一种适用于大长宽比、变发散角的激光束二维变焦整形方法。该方法利用光线变换矩阵方法分析光路,采用柱透镜、球透镜对光束进行二维变焦整形,通过镜片位置和间距的动态调节,实现对光束在x，y两个维度上的尺寸、发散角共四个参数各自独立的调整,实时校正激光束的低阶像差,使出射光束始终保持为预定状态。试验研究表明,该方法具有光路结构简单、综合像差小、调节范围大等优点,能够显著改善高功率激光器的光束质量,尤其适用于具有大长宽比增益区的板条激光器和化学激光器的输出光束整形。
激光器 二维变焦整形 大长宽比光束 变发散角 光线变换矩阵 低阶像差 laser two-dimensional zooming beam shaping large strip beam variable divergence angle beam transform matrix lower order aberration 强激光与粒子束
2017, 29(7): 071003
中国船舶重工集团公司第718研究所, 河北 邯郸 056027
提出了一种利用非球面镜对圆环形光束进行非线性整形的方法，该方法利用两个高次非球面镜片小角度放置组成光束变换光路，能够在几乎不损失功率的情况下灵活调整环形光束的遮拦比和强度分布，也能够实现空心光束和实心光束的相互转换，且镜片加工难度低。实验结果表明，利用该方法搭建的光路与理论分析结果吻合较好，能够较好地对光束进行非线性整形。
非球面镜 非线性 光束整形 遮拦比 激光束 aspherical mirror nonlinear beam shaping obscuration ratio laser beam 强激光与粒子束
2017, 29(5): 051004
中国船舶重工集团公司 第七一八研究所, 河北 邯郸 056027
针对光腔镜盒的真空变形和振动对精密光学系统的影响，分析了传统刚性连接的光学调整架平台以及球关节连接结构在减振降噪设计的不足，从支撑和柔性密封连接的角度，设计了隔离振动和光腔镜盒真空变形的精密光学调整架平台，对应用于大型折叠腔的双层光学调整架平台的动力学特性进行ANSYS仿真，并完成了光斑抖动验证实验。结果显示框架式双层光学调整架平台的第一阶弹性体频率可达到126.5,172.3 Hz，很好地满足折叠腔光学调整架平台的使用要求;应用在大型折叠腔，抽真空试验前后He-Ne导引光输出光斑位置无变化，形状变化很小，出光过程中输出抖动角均方根值为3.73″，隔离振动传递效果明显。
调整架平台 隔振 真空变形 柔性密封连接 光斑抖动 mount platform vibration isolation vacuum deformation flexible sealed connection beam spot jitter 强激光与粒子束
2014, 26(9): 091009
1 天津大学 精密仪器与光电工程学院， 天津 300072
2 中国船舶重工集团公司第七一八研究所， 河北 邯郸 056027
为满足激光束对远处目标辐照强度的要求，减小热效应对输出光束性能的影响，提出了一种基于整形光路的高能激光低阶像差校正方法。该方法根据波前探测器测到的光束波前畸变，利用激光器整形光路固有的光学元件和调整机构，通过高精密电动平移台和快反镜的快速动作，动态调整各镜片的间距，实时校正激光束的低阶像差，使输出光束恢复至平行出射，从而显著减小激光束的热漂移和热畸变，有效避免了长时间出光时光束的持续发散，极大改善了输出光束性能。试验结果表明，该方法具有校正量大、控制方便、结构紧凑等优点，能够很好地改善激光器输出光束质量，显著提高激光束远场作用效果。
整形光路 高能激光 波前畸变 像差校正 shaping optical path high-energy laser wavefront aberration aberration correction
中国船舶重工集团公司 第七一八研究所, 河北 邯郸 056027
通过对常用离焦检测技术的分析, 提出了一种基于空间光学调制的离焦探测新方法。该方法利用压电陶瓷驱动变形镜对会聚光束进行调制, 在准焦位置放置针孔(或狭缝), 通过针孔(或狭缝)的调制光束被光电探测器接收, 经相关检波后获得离焦信息。测得的离焦信息包含离焦量和离焦方向, 且离焦信号电压与离焦量呈线性关系。搭建了实验装置, 利用100 Hz的正弦信号对光束进行调制, 检波后得到了焦前4 mm到焦后2 mm范围内的电压信号, 结果与理论推导相符。该技术适用于圆对称光束及非圆对称光束的离焦检测, 尤其适于具有柱面镜光路结构、需要快速、准确测量x和y方向离焦量的强激光领域。
离焦探测 相关检波 压电陶瓷 变形镜 detection of defocus length correlation detection piezoelectric ceramic deformable mirrors
