本发明公开了一种利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法，包括步骤：在空间滤波器前面插入一个定标光阑，利用CCD观测激光辐照定标光阑后产生的远场衍射图样来标定激光焦点在空间滤波器中小孔处的具体位置，通过调节小孔使激光焦点与小孔中心准确重合。本发明有效地解决了激光因过孔偏差导致的出射激光光斑畸变的问题，具有校对准确、调节方便、简单高效和实用性强等特点。
1.一种利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法，在空间滤波器前面插入一个定标光阑，利用CCD观测激光辐照定标光阑后产生的远场衍射图样来标定激光焦点在空间滤波器中小孔处的具体位置，通过调节小孔位置使小孔中心与激光焦点准确重合，其特征在于，具体步骤如下：步骤1、以空间滤波器(1)中小孔(5)的横截面为YZ面，将定标光阑支架(2)沿X轴方向固定在空间滤波器(1)的前端，使空间滤波器(1)的前透镜(10)和后透镜(11)的光轴通过定标光阑支架(2)通光的几何中心,且定标光阑支架(2)的通光平面与小孔(5)的横截面平行；
步骤2、将定标方形光阑(3)插入定标光阑支架(2)，使定标方形光阑(3)通光的几何中心与定标光阑支架(2)通光的几何中心重合；当激光(9)辐照在定标方形光阑(3)时，激光(9)在小孔(5)处形成一个十字衍射图样，该衍射图样通过平面反射镜(6)和玻璃窗口(7)，最后成像在CCD(8)上；
步骤3、通过调节小孔调节器(4)调整小孔(5)的位置，使在CCD(8)上小孔(5)中心与激光(9)远场衍射图样的十字中心重合；
2.根据权利要求1所述的利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法，其特征在于，所述的空间滤波器(1)的前透镜(10)与后透镜(11)为共轴共焦。
3.根据权利要求1所述的利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法，其特征在于，所述的定标光阑支架(2)的通光口径大于激光(9)的横截面光斑尺寸，所述的定标方形光阑(3)的通光口径略小于激光(9)的横截面光斑尺寸。
4.根据权利要求1所述的利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法，所述的激光(9)的空间指向性沿X轴方向且中心光线与空间滤波器(1)中前透镜(10)和后透镜(11)的光轴完全重合。
5.根据权利要求1所述的利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法，其特征在于，所述的小孔(5)沿X轴方向所在位置为激光(9)在空间滤波器(1)中的焦点处。
6.根据权利要求1所述的利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法，所述的平面反射镜(6)不阻碍激光(9)在空间滤波器(1)中的传输。
7.根据权利要求1所述的利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法，所述的CCD(8)与计算机或图像显示屏相连。
8.根据权利要求1所述的利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法，所述的小孔调节器(4)在YZ平面内上下左右可调。
利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及空间滤波器、物理光学领域和大型高功率脉冲激光装置领域，特别涉及一种利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法。
背景技术
[0002] 在高功率脉冲激光装置领域中，基于傅里叶变换原理和在设计上依据“4f”系统的空间滤波器，因其对高频信息具有滤波拦截的作用且在激光传输过程中起到像传递的作用，从而有效地保护激光工作物质和提高激光输出的近场光束质量。所以，空间滤波器在高功率脉冲激光装置尤其在拍瓦级高功率脉冲激光装置中是不可或缺。
[0003] 目前先进的高功率激光装置都会使用大量的且口径不同的空间滤波器，一般来讲，空间滤波器中小孔位置的确定是以通过CCD在计算机或显示屏上显示的激光焦点亮度是否相对最暗为标准，应用这种方法不仅粗略，而且通常情况下都不能准确确定激光焦点是否通过小孔的正中心。然而，激光在空间滤波器中通过小孔的准确性直接影响激光输出的近场光束质量。因此，准确标定激光在空间滤波器中的焦点与小孔之间的相对位置变得尤为重要。
[0004] 中国专利CN104570380A公开了一种空间滤波器调试装置和调试方法，该发明专利虽然利用光纤点光源和横向剪切干涉仪可以保证空间滤波器的前后透镜共焦共轴，但是在该专利中并没有提及如何使激光在空间滤波器中的焦点准确通过小孔的中心。
[0005] 因此，针对上述情况，有必要提出一种利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法。
发明内容
[0006] 本发明的目的是为了解决目前由于无法准确确定空间滤波器中小孔与激光焦点之间的相对位置，致使激光过孔时存在一定的偏差，最终导致出射激光光斑畸变的问题，提供一种利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法，在空间滤波器前面插入一个定标光阑，利用CCD观测激光辐照定标光阑后产生的远场衍射图样来标定激光焦点在空间滤波器中小孔处的具体位置，通过调节小孔使激光焦点与小孔中心准确重合。
[0007] 为了实现上述发明目的，本发明的技术解决方案如下：
[0008] 通过在空间滤波器前面插入一个定标光阑，利用CCD观测激光辐照定标光阑后产生的远场衍射图样来标定激光焦点在空间滤波器中小孔处的具体位置，通过调节小孔使小孔中心与激光焦点准确重合。
[0009] 一种利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法，具体步骤如下：
[0010] 步骤1、以空间滤波器中小孔的横截面为YZ面，将定标光阑支架沿X轴方向固定在空间滤波器的前端，使空间滤波器的前透镜和后透镜的光轴通过定标光阑支架通光的几何中心,且定标光阑支架的通光平面与小孔的横截面平行；
[0011] 步骤2、将定标方形光阑插入定标光阑支架，使定标方形光阑通光的几何中心与定标光阑支架通光的几何中心重合；当激光辐照在定标方形光阑时，激光在小孔处形成一个十字衍射图样，该衍射图样通过平面反射镜和玻璃窗口，最后成像在CCD上；
[0012] 步骤3、通过调节小孔调节器调整小孔的位置，使在CCD上小孔中心与激光远场衍射图样的十字中心重合；
[0013] 步骤4、将定标方形光阑移出。
[0014] 所述的空间滤波器的前透镜与后透镜为共轴共焦。
[0015] 所述的小孔沿X轴方向所在位置为激光在空间滤波器中的焦点处。
[0016] 所述的定标光阑支架的通光口径大于激光的横截面光斑尺寸，所述的定标方形光阑的通光口径略小于激光的横截面光斑尺寸。
[0017] 所述的激光的空间指向性沿X轴方向且中心光线与空间滤波器中前透镜和后透镜的光轴完全重合。
[0018] 步骤2中所述的平面反射镜不应阻碍激光在空间滤波器中的传输；步骤2中所述的衍射图样，其物理依据为夫琅禾费近似下的基尔霍夫衍射积分公式，即夫琅禾费方孔衍射，具体公式如下：
[0019]
[0020] 其中，U(P)为焦点处任意一点处的复振幅，k为波矢，λ为波长，x为定标方形光阑到焦点的距离，f为空间滤波器前透镜的焦距，S1为定标方形光阑的通光面积，A0为定标方形光阑处激光复振幅，y、z为焦点处YZ平面内的坐标，y0、z0为定标方形光阑处YZ平面内的坐标。步骤3中所述的CCD，应配合计算机或图像显示屏使用；所述的小孔调节器,应在YZ平面内上下左右可调。
[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0022] 1)解决了目前由于无法准确确定空间滤波器中小孔与激光焦点之间的相对位置，致使激光过孔时存在一定的偏差，最终导致出射光斑畸变的问题；
[0023] 2)通用于所有规格的空间滤波器，特别对于衍射极限较大的激光在通过空间滤波器时的效果尤其明显；
[0024] 3)具有校对准确、调节方便、简单高效和实用性强等特点。
附图说明
[0025] 图1是利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的整体结构示意图具体实施方式
[0026] 下面结合附图和具体实施例子对本发明进行详细的说明。
[0027] 本发明为了解决目前由于无法准确确定空间滤波器中小孔与激光焦点之间的相对位置，致使激光过孔时存在一定的偏差，最终导致出射光斑畸变的问题，提出了一种利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法。
[0028] 一种利用衍射图样定标空间滤波器中小孔位置的方法，具体步骤如下：
[0029] 步骤1、以空间滤波器1中小孔5的横截面为YZ面，将定标光阑支架2沿X轴方向固定在空间滤波器1的前端，使空间滤波器1的前透镜10和后透镜11的光轴通过定标光阑支架2通光的几何中心且定标光阑支架2的通光平面与小孔5的横截面平行；
[0030] 步骤2、将定标方形光阑3插入定标光阑支架2，使定标方形光阑3通光的几何中心与定标光阑支架2通光的几何中心重合。当激光9辐照在定标方形光阑3时，激光9在小孔5处形成一个特定的十字衍射图样，该衍射图样经过平面反射镜6，透过窗口7，最后成像在CCD8上；
[0031] 步骤3、对照CCD8上激光9在焦点处的衍射图样与小孔5的相对位置，通过调节小孔调节器4调整小孔5的位置，使在CCD8上小孔5与激光9远场衍射图样的十字中心重合；
[0032] 步骤4、移出定标方形光阑3，使激光9完全通过空间滤波器1，从而有效解决了由于无法准确确定空间滤波器中小孔与激光焦点之间的相对位置，致使激光过孔时存在一定的偏差，最终导致出射激光光斑畸变的问题。
[0033] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
