上海昊量光電提供的的激光束指向和位置穩(wěn)定系統(tǒng)Auligna System可以為激光束貫穿真空導光管的任務提供最完美的解決方案。通過
遠程控制Auligna60電動反射鏡妥畏,可以高精度的保持和調整真空管內部的折疊反射鏡邦邦。然后控制電路自動掃描每一個反射鏡,整個過程
快速而簡單醉蚁。模塊化的控制電路可以控制任意數(shù)量的電動反射鏡滿足最復雜光路需要鬼店。
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激光源與實驗平臺完全分離
在加速器物理中网棍,使用所謂的束線將粒子束傳輸?shù)讲煌膶嶒炂脚_。這些長程妇智,堅固滥玷,管狀束線平直度要求極高,以避免高能粒子束與管壁發(fā)生碰撞巍棱。由于激光器在黑暗束管中完美直線傳輸惑畴,我們使用激光器對齊束線。
激光光束也可以作為實驗一部分影響粒子束或產生自由電子航徙。這時如贷,激光實驗室需要裝配一臺高功率短脈沖激光器到踏。這個激光實驗室通常和束線是分離的杠袱,不僅因為一個激光實驗室要服務多個實驗,而且由于建筑布局的約束窝稿,放射性束線要布置在不同的建筑層楣富。
這種布局就導致激光束從激光室到實驗室要經過長距離傳輸。為了預防影響光束指向和輪廓的空氣波動伴榔,傳輸過程要被放置在長程真空管中纹蝴。
激光束穿過真空導光管
我們首先考慮一個直管的簡單情況庄萎。這時,通過真空管傳輸?shù)募す馐兴膫€自由度問題:光束必須打到導光管入口與出口的正確位置(x塘安,y)惨恭。或者說耙旦,我們可以說是正確的入口位置與入射角度脱羡。因此免都,我們的激光束指向和位置穩(wěn)定系統(tǒng)Auligna System锉罐,因其可以嚴格獨立的進行角度和位置的穩(wěn)定,可以很好的應用于導光管的光束穿入绕娘。
上圖展示了工作原理:兩個快反鏡被放置在真空管前的光束中脓规。它們可以被用于任意設置光束打入真空管的位置和角度。在真空管的入口處险领,安裝了一個AimPD探測器侨舆。在這個最簡單的結構中,AimPD由兩個安裝在管口左右邊緣的PD探測器組成【钅埃現(xiàn)在我們可以掃描光束位置挨下,直到有光打到AimPD的PD探測器上,然后將位置點設置在兩個PD的中心脐湾。利用這種方式臭笆,我們找到的入口中心。
下一步愁铺,為了找到平行于真空管的方向,特別是貫穿真空管中心線的特定角度闻鉴,我們要在這個中心點位置掃描光束角度茵乱。為了得到反饋信號,我們在真空管后放置一個PSD探測器孟岛,或者一個代表真空管出光口中心的附加PD探測器瓶竭。
通過這種方式,使用兩個快反鏡自動掃描幾分鐘之內就可以得到穿過真空管的好結果蚀苛。上圖顯示真空管后放置了第三個快反鏡在验,用以穩(wěn)定光束。原則上來說堵未,真空管前的兩個快反鏡能夠進行4D穩(wěn)定腋舌,但是第二個快反鏡與PSD探測器間距離太長,導致反饋調整效果下降渗蟹。因此块饺,一旦掃描完成,第二個快反鏡(圖中所示M3)保持它的位置不變授艰,由M1和M2執(zhí)行穩(wěn)定過程辨嗽。
在更復雜的裝置中,激光導光管不是直線式的淮腾,為了通過不同的建筑層糟需,必須進行轉角。
如下圖所示谷朝,激光室與實驗室是分開的(通常在束線開始或末尾的位置)洲押。這兩個位置由真空管連接,和直線真空管不同圆凰,它含有數(shù)個轉角杈帐。在每一個轉角處,都安裝有一個45度可調節(jié)折疊反射鏡∽ǘぃ現(xiàn)在挑童,想要保證激光束貫穿真空管,就要調整每一個反射鏡跃须,以便光束打到下一個反射鏡的中心站叼。假設真空管共有四個轉角,實驗者不得不準直5個反射鏡(4個轉彎處和真空管前各1個)回怜,也就是說共需要調整10個螺桿。這里主要問題在于管道是全封閉真空的玉雾。因此需要電控反射鏡,更關鍵的是轻要,需要一些反饋信號確認鏡子是否調整到位复旬。如果沒有反饋,每個反射鏡就會盲目的掃描冲泥,直到激光從真空管中導出驹碍。對于10個調整螺桿來說,假設每個螺桿調整范圍內的掃描時間為5-10秒,那么整個過程就需要5^10秒,大概100天左右牌废。每個反射鏡都輸出反饋信號(包括真空光后的附加探測信號)碾局,掃描只需要5*5^2秒,大概2分鐘左右稽坤。
上海昊量光電提供的的激光束指向和位置穩(wěn)定系統(tǒng)Auligna System可以為激光束貫穿真空導光管的任務提供最完美的解決方案。通過遠程控制Auligna60電動反射鏡框冀,可以高精度的保持和調整真空管內部的折疊反射鏡钧舌。然后控制電路自動掃描每一個反射鏡担汤,整個過程快速而簡單。模塊化的控制電路可以控制任意數(shù)量的電動反射鏡滿足最復雜光路需要崭歧。
為了提供反饋信號,在折疊反射鏡的中心位置附近安裝一個簡單的PD探測器撞牢,泄露光束穿過反射鏡打到探測器上率碾。當探測光電流最高時,認為激光束達到了反射鏡近似中心位置∥荼耄現(xiàn)在Auligna控制電路控制一個電動反射鏡掃描下一個反射鏡的表面所宰,記錄它的PD探測信號。一旦找到最大的PD探測信號撼班,第一個反射鏡相應調整歧匈,程序繼續(xù)掃描下一對反射鏡,直到光束從真空導光管中傳出砰嘁。
掃描截屏如下圖所示件炉。在掃描區(qū)域中間,清晰的顯示出PD峰值響應矮湘。大的橢圓顯示為反射鏡的邊緣斟冕,這部分是雜散光被PD探測到的響應信號。
光束穩(wěn)定
一旦光束貫穿真空導光管缅阳,它的指向性依然受制于偏移和快速抖動。這些偏移和抖動來自于空氣擾動十办,激光系統(tǒng)的機械振動和指向偏移秀撇,并被長光程放大。
估算舉例:想象一束激光束光程100m向族,激光束全天的角偏移量為50urad呵燕。在光程的末端,一個看起來很小的角度抖動就能引起5mm的位置誤差件相。這顯然超出了任何光學裝置的容忍值再扭。由于PSD芯片的分辨率極高(大概芯片邊長的1/100000),Auligna系統(tǒng)可以輕松將漂移降低到1um以下夜矗。
若要聚焦到角探測器上泛范,需要使用一個長焦距透鏡(>1m),因為較大的角度波動會導致光束無法通過導光管紊撕,因此對長光程應用來說罢荡,就需要更高的角度分辨率。
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