CN101340056A - 激光头稳定化电路 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种激光头稳定化电路，其包括：接受电源供应单元所供应的电源并通过内部的共振器进行振荡的激光模组、检测上述激光模组的温度后判断其是否为预热驱动状态的温度检测器、以及接受上述温度检测器的输出后驱动并且在预热状态结束时把开关加以切换的状态控制单元，把上述激光模组的一部分输出光进行反馈并与基准信号进行比较后把激光模组稳定化，其中，通过下列单元控制激光模组的输出：光检测单元，连接到激光模组的后端，检测出位于上述激光模组内部并构成共振器的反光镜的泄漏光；差分放大器，把上述光检测单元的输出的差信号加以放大；以及积分电路，对上述差分放大器的输出进行积分后再输出。

Description

激光头稳定化电路
技术领域
本发明涉及的是一种可以在投入电源时振荡一定时间后再稳定化的激光头稳定化电路。
背景技术
光线在传播过程会逐渐扩散，因此光线强度在远离光源时会逐渐降低，这时候因为光源上实际发射光线的原子所发射的光线具有不同的波长、相位与方向。与此相反的是，激光发射的光线具有固定波长且其波动相同，因此被广泛地应用在各种产业设备上。
半导体蚀刻机的类的设备需要载着晶圆移送以进行各种工序，此时为了使移动距离还加准确而使用激光设备。
图1显示了使用激光设备测量距离的原理。
发射2个频率的激光(1)通过分光片(2)的一侧进入基准反光镜(3)，通过另一侧进入测定反光镜(4)，从所述的分光片(2)出来的信号则通过偏光子(5)与光电二极管(6)进入相位计(7)。
因此相位计(7)的一侧输入相位差信号，另一侧输入激光(1)的基准信号差信号。
激光(1)针对2个频率发射信号，经过分离器(2)的第一频率信号(f1)被测定反光镜(4)反射后输入，经过基准反光镜(3)的第二频率信号(f2)则直接反射后输入。
当待测物体移动时，安装在待测物体上的测定反光镜(4)也跟着移动，因此其移动距离是f1±Δfm。
偏光子(5)接收的是以偏光轴为基准而选定的频率信号，因此交叉供应的频率信号将通过光电二极管向相位计(7)输入差信号f2-(f1±Δfm)，向相位计(7)的另一侧输入基准信号f2-f1，从而使相位计(7)得出相当在Δfm的相位角(Δθ)。
如图所示的波形图，相位计(7)可以根据各节点(a、b)的信号得出相位角(Δθ)，然后再利用所述的相位角根据多普勒效应测量移动物体的移动距离，由于上述激光测距器的精密度较高，因此广泛地应用在量测的产业设备上。
为了生成特定频带的激光，上述激光装置在投入电源后的初期进行高振荡，然后需要在生成一定频率时把电源加以稳定化。
也就是说，发射激光时，激光管模组(10)之内部被施加高电压，位于其内部并构成共振器的反光镜(11、12)将大量反射并逐渐加入受激辐射(StimulatedEmission)的光线而最终发射出强大的激光束。
如图2所示，开始投入电源后，将通过反光镜(11、12)反射并逐渐进行受激辐射，经过一定时间后，检测出所需频带激光束被发射的时间点(p)后需要开始供应稳定的功率(Power)。
现有技术在解决上述问题时采取的稳定化电路如下：投入电源后，把辐射的激光光线的一部分反馈到激光束的正面输出端，再使用液晶使偏光后的光线通过，可以在输出正常激光束时遮蔽初始高振荡并加以稳定化。
然而，上述稳定化电路通过液晶使垂直分量与水平分量的光线偏光后输入，使用球形波脉冲进行切换，因此在脉冲变换的周期内可能会出现噪音(Noise)，而且需要在一定时间内对上述垂直分量与水平分量的光线采样后保持并比较后再处理信号，因此电路将趋于复杂。
在上述方式下，发射激光的输出端光线将有一部分被反馈，因此会在输出端发生损失。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种不反馈激光光线的输出端光线并使用激光头的泄露光的激光头稳定化电路。
本发明的另一个目的是提供一种可以使用分光片把激光头泄漏光的垂直分量与水平分量加以分离以防止噪音并可以构成一个简单的控制电路的激光头稳定化电路。
为了实现上述目的，本发明激光头稳定化电路由接受电源供应单元所供应的电源并通过内部的共振器进行振荡的激光模组、检测上述激光模组的温度后判断其是否为预热驱动状态的温度检测器、以及接受上述温度检测器的输出后驱动并且在预热状态结束时把开关加以切换的状态控制单元组成，可以把上述激光模组的一部分输出光加以反馈并与基准信号进行比较后把激光模组稳定化，其特征为通过下列单元控制激光模组的输出：光检测单元，连接到激光模组的后端，可以检测出位于上述激光模组内部并构成共振器的反光镜的泄漏光；差分放大器，可以把上述光检测单元的输出的差信号加以放大；以及积分电路，可以对上述差分放大器的输出进行积分后再输出。
本发明的光检测单元通过分光片(BS)使垂直与水平分量通过并根据其差信号控制电源供应，从而通过简单的硬件(Hardware)结构实现控制电路。
附图说明
图1是一般激光设备测定距离时的原理概要图。
图2是激光头投入电源后达到稳定化的曲线图。
图3是本发明实施例的激光头稳定化电路图。
附图标记说明：1-激光；19-温度检测器；2-分光片；20-状态控制单元；3-基准反光镜；7-相位计；4-测定反光镜；6、PD1、PD2-光电二极管；5-偏光子；BS-分光片；10-激光模组；S1、S2-开关；11、12-反光镜；R1、R2、R3-电阻；15-电源供应单元；C1-电容；16-检测单元；A1、A2、A3-放大器；17-差分放大器；Q1-三极管；18-积分电路。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
图3是本发明实施例的激光头稳定化电路。
激光模组(10)为了辐射激光光线而由各种部件结合而成，上述激光模组(10)接受电源供应单元(15)的电源后通过构成内部共振器的反光镜形成强大的光线束，然后在其正面通过多个透镜生成激光束。
作为分别具有频率信号(f1、f2)的测定光信号而通过上述多个透镜输出，而且经过分光片与光电二极管在放大器(A3)被放大，然后通过开关(S2)被施加到相位计(7)。
施加到上述相位计(7)的信号相当在图1作为基准信号(f2-f1)所供应的信号。
激光模组(10)的一侧连接温度检测器(19)，由上述温度检测器(19)的输出所驱动的状态控制单元(20)则连接在上述温度检测器(19)的一侧并可以控制开关(S1、S2)。
上述的状态控制单元(20)是一种驱动电路并以电子切换方式控制开关(S1、S2)。
本发明的上述激光模组(10)的后端连接了可以检测出构成共振器的反光镜的光线的光检测单元(16)，上述光检测单元(16)的输出端则连接差分放大器(17)。
光检测单元(16)可以在分光片(BS)分离出光的垂直分量与水平分量，其分离后的输出将分别通过光电二极管(PD1、PD2)输入到差分放大器(17)，差分放大器(17)把其差异放大后施加到积分电路(18)。
积分电路(18)包括OP放大器(A1、A2)、电阻(R1-R3)与电容(C1)，其输出将控制三极管(Q1)并遮蔽激光模组的过电压。
积分电路(18)通过积分用电阻(R1)与电容(C1)连接到OP放大器(A1)的输入侧，在其输出端分别通过电阻(R2、R3)与OP放大器(A2)来控制三极管(Q1)。
具有上述结构的本发明在驱动激光时由电源供应单元(15)把电源供应到激光模组(10)，然后如图2所示进行振荡，位于其内部并构成共振器的反光镜(11、12)将大量反射并逐渐加入受激辐射的光线而最终发射出强大的激光束。
当激光模组内部的温度随着上述初始振荡而上升时，温度检测器(19)将检测到预先设定的温度并把所检测到的信号输出到状态控制单元(20)，上述状态控制单元(20)的输出将驱使开关(S1、S2)与图面相反的方向连接。
在上述激光模组(10)的反光镜(11、12)被反射并进行共振运动，但受到机械特性的影响而无法100％的反射而出现穿透反光镜的激光束的泄漏光。
本发明利用激光模组(10)后端所生成的泄漏光发挥出稳定化功能，在温度检测器检测到投入初始电源而达到预热的状态后驱动稳定化电路以防止对激光模组过度地供应电源。
也就是说，在上述激光模组的后端通过可以检测上述泄漏光的光检测单元(16)进入的光束将被分光片(BS)分离成垂直与水平分量的信号。
然后，上述分离后的垂直与水平信号将分别通过光电二极管(PD1、PD2)输入到差分放大器(17)，两个信号分量之间的差异被放大后在施加到积分电路(18)。
在积分电路得到由电阻(R1)与电容(C1)所确定的时间常数，OP放大器(A1)的输出将通过OP放大器(A2)而开通(Turnon)三极管(Q1)并防止激光模组(10)的过电压。
如前所述，本发明利用激光模组后端的反光镜的泄漏光进行控制并可以防止输出端的激光光线损失，使用分光片把激光头泄漏光的垂直分量与水平分量加以分离以防止噪音，还可以在硬件方面简单地实现控制电路并大幅降低生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1、一种激光头稳定化电路，其包括：接受电源供应单元(15)所供应的电源并通过内部的共振器进行振荡的激光模组(10)、检测上述激光模组(10)的温度后判断其是否为预热驱动状态的温度检测器(19)、以及接受上述温度检测器的输出后驱动并且在预热状态结束时把开关(S1、S2)加以切换的状态控制单元(20)，把上述激光模组(10)的一部分输出光进行反馈并与基准信号进行比较后把激光模组稳定化，其特征为，通过下列单元控制激光模组的输出：
光检测单元(16)，连接到激光模组(10)的后端，检测出位于上述激光模组(10)内部并构成共振器的反光镜的泄漏光；
差分放大器(17)，把上述光检测单元(16)的输出的差信号加以放大；以及
积分电路(18)，对上述差分放大器(17)的输出进行积分后再输出。
2、根据权利要求1所述的激光头稳定化电路，其特征为：
所述的光检测单元(16)通过分光片(BS)允许垂直与水平分量经过并分别通过光电二极管(PD1、PD2)输出。
3、根据权利要求1所述的激光头稳定化电路，其特征为：
所述的积分电路(18)通过积分用电阻(R1)与电容(C1)连接到OP放大器(A1)的输入侧，在其输出端分别通过电阻(R2、R3)与OP放大器(A2)来控制三极管(Q1)。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102496850A (zh) * 2011-12-27 2012-06-13 南京吉隆光纤通信股份有限公司 一种稳定的激光光源
CN112213266A (zh) * 2020-09-29 2021-01-12 湖北鑫英泰系统技术股份有限公司 一种具有激光器调温功能的激光监控装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102451406B1 (ko) * 2022-04-11 2022-10-07 김영태 레이저 헤드 장치 및 그 사용 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5014278A (en) 1988-09-22 1991-05-07 Ushio Denki Kabushiki Kaisha Method for the frequency stabilization of internal mirror type helium-neon laser oscillating at wavelength of 543 nm
US5029174A (en) 1989-12-05 1991-07-02 Spectra-Physics, Inc. Intermodulation product stabilized laser
JP2550865B2 (ja) * 1993-06-24 1996-11-06 日本電気株式会社 レーザ共振器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102496850A (zh) * 2011-12-27 2012-06-13 南京吉隆光纤通信股份有限公司 一种稳定的激光光源
CN102496850B (zh) * 2011-12-27 2013-10-16 南京吉隆光纤通信股份有限公司 一种稳定的激光光源
CN112213266A (zh) * 2020-09-29 2021-01-12 湖北鑫英泰系统技术股份有限公司 一种具有激光器调温功能的激光监控装置
CN112213266B (zh) * 2020-09-29 2021-05-14 湖北鑫英泰系统技术股份有限公司 一种具有激光器调温功能的激光监控装置

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