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   激光束-真空导光管主动瞄准取稳固装配(真空激光束线稳固体系)

激光束-真空导光管主动瞄准取稳固装配(真空激光束线稳固体系)



激光源取实行平台完整星散

在加速器物理中,运用所谓的束线将粒子束传输到差别的实行平台。这些长程,结实,管状束线平直度要求极高,以制止高能粒子束取管壁发作碰撞。因为激光器在阴郁束管中完善直线传输,我们运用激光器对齐束线。

激光光束也能够作为实行一部分影响粒子束或发生自由电子。这时候,激光实验室需求装配一台高功率短脉冲激光器。这个激光实验室一般和束线是星散的,不只由于一个激光实验室要服务多个实行,并且因为修建结构的束缚,放射性束线要部署在差别的修建层。

这类结构便致使激光束从激光室到实验室要经由长距离传输。为了防备影响光束指向和表面的氛围颠簸,传输历程要被安排在长程真空管中。


激光束穿过真空导光管

我们起首思索一个曲管的简朴状况。这时候,经由过程真空管传输的激光束有四个自由度题目:光束必需打到导光管入口取出口的准确位置(x,y)。大概道,我们可以说是准确的入口位置取入射角度。因而,我们的激光束指向和位置稳固体系Auligna System,果其能够严厉自力的停止角度和位置的稳固,能够很好的应用于导光管的光束穿入。

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上图展现了事情道理:两个快反镜被安排在真空管前的光束中。它们能够被用于恣意设置光束打入真空管的位置和角度。在真空管的入口处,安装了一个AimPD探测器。在这个最简朴的构造中,AimPD由两个安装在管口阁下边沿的PD探测器构成。如今我们能够扫描光束位置,直到有光打到AimPD的PD探测器上,然后将位置点设置在两个PD的中央。应用这类体式格局,我们找到的入口中央。

下一步,为了找到平行于真空管的偏向,特别是贯串真空管中心线的特定角度,我们要在这个中心点位置扫描光束角度。为了获得反应旌旗灯号,我们在真空管后安排一个PSD探测器,大概一个代表真空管出光口中心的附加PD探测器。

经由过程这类体式格局,运用两个快反镜主动扫描几分钟以内便能够获得穿过真空管的好效果。上图显现真空管后安排了第三个快反镜,用以稳固光束。原则上来讲,真空管前的两个快反镜可以或许停止4D稳固,然则第二个快反镜取PSD探测器间距离太长,致使反应调解结果下落。因而,一旦扫描完成,第二个快反镜(图中所示M3)连结它的位置稳定,由M1和M2实行稳固历程。

在更庞大的装配中,激光导光管不是直线式的,为了经由过程差别的修建层,必需停止转角。

如下图所示,激光室取实验室是离开的(一般在束线最先或末端的位置)。那两个位置由真空管衔接,和直线真空管差别,它露稀有个转角。在每个转角处,皆安装有一个45度可调治折叠反射镜。如今,想要包管激光束贯串真空管,就要调解每个反射镜,以便光束打到下一个反射镜的中央。假定真空管共有四个转角,实验者不得禁绝曲5个反射镜(4个转弯处和真空管前各1个),也就是说共需求调解10个螺杆。这里重要题目在于管道是齐关闭真空的。因而需求电控反射镜,更要害的是,需求一些反应旌旗灯号确认镜子是不是调解到位。若是没有反应,每一个反射镜就会自觉的扫描,直到激光从真空管中导出。关于10个调解螺杆来讲,假定每一个螺杆调解范围内的扫描工夫为5-10秒,那么整个过程便需求5^10秒,也许100天阁下。每一个反射镜皆输出反应旌旗灯号(包孕真空光后的附加探测旌旗灯号),扫描只需求5*5^2秒,也许2分钟阁下。

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上海昊量光电供应的的激光束指向和位置稳固体系Auligna System能够为激光束贯串真空导光管的义务供应最完善的解决方案。经由过程近程掌握Auligna60电动反射镜,能够高精度的连结和调解真空管内部的折叠反射镜。然后控制电路主动扫描每个反射镜,整个过程快速而简朴。模块化的控制电路能够掌握恣意数目的电动反射镜知足最庞大光路需求。

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为了供应反应旌旗灯号,在折叠反射镜的中央位置四周安装一个简朴的PD探测器,泄漏光束穿过反射镜打到探测器上。当探测光电流最高时,以为激光束到达了反射镜近似中央位置。如今Auligna控制电路掌握一个电动反射镜扫描下一个反射镜的外面,纪录它的PD探测旌旗灯号。一旦找到最大的PD探测旌旗灯号,第一个反射镜响应调解,顺序继承扫描下一对反射镜,直到光束从真空导光管中传出。

扫描截屏如下图所示。在扫描地区中央,清楚的显现出PD峰值相应。大的椭圆显现为反射镜的边沿,那局部是纯散光被PD探测到的相应旌旗灯号。


光束稳固

一旦光束贯串真空导光管,它的指向性仍然受制于偏移和快速发抖。这些偏移和发抖来自于氛围扰动,激光体系的机械振动和指向偏移,并被少光程放大。

预算举例:设想一束激光束光程100m,激光束全天的角偏移量为50urad。在光程的末尾,一个看起来很小的角度发抖便能引发5mm的位置偏差。那明显超越了任何光学装配的容忍值。因为PSD芯片的分辨率极高(也许芯片边长的1/100000),Auligna体系能够轻松将漂移低落到1um以下。

若要聚焦到角探测器上,需求运用一个少焦距透镜(>1m),由于较大的角度颠簸会致使光束没法经由过程导光管,因而对少光程运用来讲,便需求更高的角度分辨率。

 
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