[发明专利]一种光束偏转稳定系统

说明书

本发明公开了一种光束偏转稳定系统，包括波前快速调节镜，位置敏感元件，信号处理系统，激光分束器，所述波前快速调节镜构成光束偏转稳定系统的核心空间的第一空间，所述位置敏感元件位于核心空间的第二空间，第二空间中的光强为第一空间的光强的50％，所述波前快速调节镜由信号处理系统控制，所述信号处理系统向波前快速调节镜系统发送相位控制信号，该信号引导波前快速调节镜对激光束进行幅度调制，该信号处理系统接收来自位置敏感元件的信号。本发明的光束偏转稳定系统可以在现有器件装置的基础上，实现光束的调整，达到对激光光束稳定性的要求。

技术领域

本发明涉及一种光束偏转稳定系统。

背景技术

激光曾被视为神秘之光，并已被人类广泛使用。近年来，科学家研究发现了一种更为奇特的激光-飞秒激光，飞秒(femtosecond)也叫毫微微秒，简称fs，是标衡时间长短的一种计量单位，飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。飞秒激光在瞬间发出的巨大功率比全世界发电总功率还大，已有所应用，科学家预测飞秒激光将为下世纪新能源的产生发挥重要作用。

随着激光辅助加工及微纳制造技术的飞速发展，以军工、航空航天行业为代表的先进制造技术不断向小型化、高精度化方向发展，对激光系统各项指标、微纳零件制备平台等方面的整体精度指标提出了更高的要求。为完成高精度装备功能微纳结构制造难题及其所需配套设备的研制，需要提高对装备的精度的要求。

在加工过程中，光束的不稳定性主要来自于以下几方面：

(1)、在激光器系统中，即使是非常微小的抖动/振动都会导致聚焦不精准，进而影响系统的整体性能。此外，光学系统还非常容易受到外界环境中各种动态干扰的影响

(2)、在激光传输过程中，由于各种原因引起的振动会影响光束指向的稳定性，降低指向精度。在激光精细加工中对激光稳定性要求极高，比如要求激光偏转角度不能大于500nrad，这在一般应用中是很难达到的。

因此，在激光精密加工过程中，需要对激光偏转进行精确控制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光束偏转稳定系统，以达到可以对激光光束进行偏转精确控制的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种光束偏转稳定系统，包括波前快速调节镜，位置敏感元件，信号处理系统，激光分束器，所述波前快速调节镜构成光束偏转稳定系统的核心空间的第一空间，所述位置敏感元件位于核心空间的第二空间，第二空间中的光强为第一空间的光强的50％，所述波前快速调节镜由信号处理系统控制，所述信号处理系统向波前快速调节镜系统发送相位控制信号，该信号引导波前快速调节镜对激光束进行幅度调制，该信号处理系统接收来自位置敏感元件的信号。

上述方案中，所述位置敏感元件具有三维凹曲面结构，该三维凹曲面由以下公式描述：

其中，x为三维凹曲面在坐标轴横轴的分布，y为三维凹曲面在坐标轴纵轴的分布，z为三维凹曲面在坐标轴z轴的分布，a、b、c为分布系数。

上述方案中，所述位置敏感元件检测光束偏转幅度，幅度信号传输到信号处理系统。

上述方案中，所述激光分束器位于位置敏感元件和波前快速调节镜之间，所述波前快速调节镜靠近光源设置。

上述方案中，所述相位控制信号幅度计算公式为：

其中，θ_n为第n时刻相位控制信号幅度，θ_n-1为第n-1时刻相位控制信号幅度，α_n-1为第n-1时刻波前快速调节镜轴向夹角，x₁、x₂、x₃为比例系数，μ和v为误差。