本课题来源于“终端光学组件基准复制与校核平台工程设计”横向课题,所研制的定轴装置用于终端光学组件集束组件的光束定轴工作。我国正在建造的某高功率激光核聚变装置是用于进行惯性约束核聚变实验研究的大型工程设备,其中,终端光学组件实现对入射激光的倍频转换、谐波分离以及为精准聚焦到靶丸进行光束导向。随着装置能量的进一步提高,光束数量不断增加,由于靶场空间非常有限,光路布置也愈加复杂,这时就需要对多束激光进行整合。我国高功率激光核聚变装置终端光学组件集束组件采用近似3×3布置形式的阵列式楔形透镜进行八束激光的光束聚焦。但由于楔形透镜的加工误差以及集束组件的装配误差等影响,导致八束激光的聚焦焦点不完全重合,影响最终实验的结果,所以需要一套能够实现对集束组件八束激光的光束定轴方案以及定轴装置,保证光束的聚焦精度满足实验要求。本文参照一般工程设计方法,根据项目的任务需求,完成了一整套楔形透镜光束定轴方案及定轴装置。首先,提出两种阵列式楔形透镜定轴方案。第一种基于几何光学原理,分析透镜的位姿误差对聚焦焦点形状、位置及强度的影响,利用MATLAB软件编程,找到聚焦靶面上到各焦点距离的最小值即为光束定轴的理想点。第二种是利用ZEMAX光学设计软件,对透镜位姿误差影响聚焦焦点情况进行仿真,在聚焦靶面上直接可以获得能量最大点的同时,也验证了几何光学分析结果的正确性。然后,以光束定轴方案为基础,完成了光束定轴装置的整机结构设计,具体包括两部分,即单路透镜定轴装置以及阵列透镜定轴装置。利用SOLIDWORKS对装置整机模型进行了三维建模,并对装置工作原理以及实际的工作过程进行了分析论证。详细设计了自准直仪运动调整平台以及标准镜运动调整平台。同时对阵列透镜定轴装置的控制部分进行了设计,其中包括核心控制器、驱动装置等元器件的选型、控制策略的制定以及控制系统软件部分的配置。最后,基于有限元方法,利用ANSYS软件对自准直仪运动调整平台以及标准镜运动调整平台中关键零部件进行了动静态分析校核,验证各平台的强度、刚度以及结构稳定性能否满足设计要求。