一种基于近场基准的光束准直方法及系统与流程

本发明属于激光准直，具体地说涉及一种基于近场基准的光束准直方法及系统。

背景技术：

1、随着激光技术的快速发展，激光系统正朝着大型化、多路化和复杂化的方向演进。在大型激光系统中，光束的传输路径往往长达数十米甚至上百米，其间包含大量反射镜、透镜、放大器和空间滤波器等光学元件。尽管系统在初始装调时已将各光学元件精确对准至理论光路，但在长期运行过程中，由于振荡器输出光束指向的缓慢漂移、环境温度变化引起的机械结构热变形、光学元件支架的应力释放与蠕变，以及地基微振动等多重因素的影响，光束的实际传输路径不可避免地会偏离原始设计光路。因此，在每次系统运行前，都必须对光路进行重新准直，以确保光束具有正确的空间位置和指向角度，从而保障激光系统的正常工作和输出性能。

2、目前，大型激光系统中的光路准直普遍采用“远场基准+近场基准”的双基准策略。其中，近场基准用于监测和校正光束在某一横截面上的横向位置偏移，通常通过在光路中插入分光镜或楔形镜，将主光束的一小部分能量分出一路，投射至近场探测器上实现；远场基准则用于监测和校正光束的指向角度偏差，通常需要将取样后的光束通过长焦距透镜聚焦，在焦平面上形成一个远场光斑，通过该光斑的位置来判断光束的指向。然而，这种传统方案存在明显的局限性：一方面，分光或取样元件的引入增加了光路的复杂度和插入损耗；另一方面，为了获得足够灵敏的远场角度分辨率，往往需要较长的聚焦光路，这对系统的空间布局提出了较高要求。

技术实现思路

1、针对现有技术的种种不足，现提出一种基于近场基准的光束准直方法及系统，不增加光路复杂度的前提下，实现对光束的快速、可靠准直。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种基于近场基准的光束准直方法，包括：

4、s100、在光束的传输光路中设置具有通光孔径限制的第一检测板以及无通光限制的第二检测板；

5、s200、获取所述光束在所述第一检测板处的第一位置偏移量，并基于预先标定的第一反射镜的调节量与所述第一检测板处的光束偏移量之间的第一映射关系，调节所述第一反射镜，以消除所述光束在所述第一检测板处的通光遮挡；

6、s300、获取所述光束在所述第一检测板处的第二位置偏移量以及在所述第二检测板处的第三位置偏移量；

7、s400、基于预先标定的反射镜的调节量与检测板处的光束偏移量之间的第二映射关系，结合所述第二位置偏移量和所述第三位置偏移量，联合调节所述第一反射镜和第二反射镜，直至所述光束在所述第一检测板和所述第二检测板处的位置偏差满足预设准直精度。

8、本技术方案进一步设置为，所述第一检测板为小孔板，所述第二检测板为盲板，所述小孔板与所述盲板之间的距离基于预设准直精度确定。

9、本技术方案进一步设置为，所述小孔板的通光孔结构为中间单孔结构或四周四孔结构中的一种，且所述小孔板的通光孔口径小于所述光束的口径；

10、当所述通光孔结构为四周四孔结构时，所述光束在所述小孔板处的位置为四个通光孔处光斑位置的平均值。

11、本技术方案进一步设置为，所述第一映射关系和所述第二映射关系是通过对所述第一反射镜和所述第二反射镜在相互正交的两个维度上的运动进行解耦处理后标定获得的。

12、本技术方案进一步设置为，所述标定的过程包括：

13、s01、在初始姿态下，采集所述光束在所述第一检测板和所述第二检测板处的初始光斑位置；

14、s02、控制所述第一反射镜在所述两个维度上分别移动预设步长，采集所述光束在所述第一检测板处的第一光斑位置，并在将所述第一检测板移出传输光路后，控制所述第一反射镜在所述两个维度上分别移动预设步长，采集所述光束在所述第二检测板处的第二光斑位置；

15、s03、控制所述第二反射镜在所述两个维度上分别移动预设步长，采集所述光束在所述第二检测板处的第三光斑位置，并在将所述第一检测板重新移入传输光路后，采集所述光束在所述第一检测板处的第四光斑位置；

16、s04、基于所述初始光斑位置、所述第一光斑位置、所述第二光斑位置、所述第三光斑位置和所述第四光斑位置，确定所述第一映射关系和所述第二映射关系。

17、本技术方案进一步设置为，步骤 s02 的执行顺序可调整至步骤 s03 之后。

18、本技术方案进一步设置为，在所述光束进入所述传输光路之前，所述方法还包括：

19、将所述光束整形为小孔光。

20、本技术方案进一步设置为，所述将所述光束整形为小孔光包括：

21、采用光阑或液晶光调制器对所述光束进行整形。

22、本技术方案进一步设置为，所述联合调节所述第一反射镜和所述第二反射镜，满足以下关系：

23、，

24、其中，δp1_x和δp1_y分别为所述光束在所述第一检测板处在x方向和y方向上的位置偏移量，δp2_x和δp2_y分别为所述光束在所述第二检测板处在x方向和y方向上的位置偏移量，δm1_x和δm1_y分别为所述第一反射镜在x方向和y方向上需要的调节量，δm2_x和δm2_y分别为所述第二反射镜在x方向和y方向上需要的调节量，m为第二映射关系对应的映射矩阵，。

25、第二方面，本发明提供一种基于近场基准的光束准直系统，用于实现所述的方法，包括：

26、光束整形模块，用于将光束整形为小孔光；

27、第一检测板，设置于所述光束的传输光路中，其上设有与所述小孔光对应的通孔；

28、第二检测板，设置于所述第一检测板下游的光路中，为盲板；

29、第一反射镜和第二反射镜，设置于所述光束整形模块与所述第一检测板之间的光路中，用于调节所述光束的方向和位置；

30、位置检测模块，用于采集所述小孔光在所述第一检测板处和所述第二检测板处的光斑位置。

31、本发明的有益效果是：

32、通过在传输光路中组合具有通光孔径限制的第一检测板与无通光限制的第二检测板，彻底摆脱了对分光或漏光取样装置的依赖，显著简化了激光系统的光路结构与装调复杂度；执行先消除通光遮挡、再联合校正的分步调节策略，有效解决了在大偏差工况下因光束被遮挡而导致检测数据失真、准直失败的难题。同时，通过正交解耦标定与矩阵化联合调节，实现了反射镜调节量与光束偏移量的精确映射，大幅提升了准直收敛速度与稳定性，尤其适用于大型、复杂激光系统的高效运维。

1.一种基于近场基准的光束准直方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于近场基准的光束准直方法，其特征在于，所述第一检测板为小孔板，所述第二检测板为盲板，所述小孔板与所述盲板之间的距离基于预设准直精度确定。

3.根据权利要求2所述的一种基于近场基准的光束准直方法，其特征在于，所述小孔板的通光孔结构为中间单孔结构或四周四孔结构中的一种，且所述小孔板的通光孔口径小于所述光束的口径；

4.根据权利要求1所述的一种基于近场基准的光束准直方法，其特征在于，所述第一映射关系和所述第二映射关系是通过对所述第一反射镜和所述第二反射镜在相互正交的两个维度上的运动进行解耦处理后标定获得的。

5.根据权利要求4所述的一种基于近场基准的光束准直方法，其特征在于，所述标定的过程包括：

6.根据权利要求5所述的一种基于近场基准的光束准直方法，其特征在于，步骤 s02的执行顺序可调整至步骤 s03 之后。

7.根据权利要求1所述的一种基于近场基准的光束准直方法，其特征在于，在所述光束进入所述传输光路之前，所述方法还包括：

8.根据权利要求7所述的一种基于近场基准的光束准直方法，其特征在于，所述将所述光束整形为小孔光包括：

9.根据权利要求1所述的一种基于近场基准的光束准直方法，其特征在于，所述联合调节所述第一反射镜和所述第二反射镜，满足以下关系：

10.一种基于近场基准的光束准直系统，用于实现权利要求1-9任一所述的方法，其特征在于，包括：