CN103278997B - 一种混频晶体四维高精度调整机构 - Google Patents

Abstract

一种混频晶体四维高精度调整机构，它涉及一种高通量大口径高精度光学元件频率转换装置。本发明为了实现我国惯性约束激光核聚变装置中，频率转换模块中混频晶体能够在狭小的空间内实现混频晶体的在线四维高精度调整的问题。本发明的混频机构设置在倍频箱体内，偏摆调角框的下端可转动设置在俯仰调整框内，混频间距调整架的侧壁可转动设置在俯仰调整框的侧壁下部，偏振态调整框镶嵌在偏摆调角框端面上，混频间隙调整基座设置在混频间距调整架的下方，且混频间隙调整基座与混频间距调整架之间设有混频平移调整机构，偏振态调整机构设置在偏振态调整框上。本发明用于混频晶体的姿态调整。

Description

一种混频晶体四维高精度调整机构

技术领域

本发明涉及一种高通量大口径高精度光学元件频率转换装置，具体涉及一种混频晶体四维高精度调整机构。

背景技术

混频晶体的姿态调整是真空可控高通量大口径光学聚焦与频率转换系统中频率转换模块的重要组成部分，对高强度运行条件下激光光束的能量转换与传输特性有着重要作用，因此对混频晶体最佳匹配角度的调节方式、调节精度提出了较高的要求，此外，为了节省拆装的时间，需要实现在线调整，提高定位精度。而目前尚没有成熟的装置来实现频率转换模块中混频晶体的批量化高精度调整。

发明内容

本发明的目的是为了解决我国惯性约束激光核聚变装置中，频率转换模块中混频晶体能够在狭小的空间内实现混频晶体的在线四维高精度调整的问题，进而提供一种混频晶体四维高精度调整机构。

本发明的技术方案是：一种混频晶体四维高精度调整机构包括倍频箱体和混频机构，混频机构设置在倍频箱体内，

所述混频机构包括俯仰姿态调整机构、俯仰调整框、偏摆姿态调整机构、偏摆调角框、混频晶体组件、混频偏振态调整机构、混频平移调整机构、混频间隙调整基座、偏振态调整框和混频间距调整架，偏摆调角框的下端可转动设置在俯仰调整框内，混频间距调整架的侧壁可转动设置在俯仰调整框的侧壁下部，偏振态调整框镶嵌在偏摆调角框端面上，混频间隙调整基座设置在混频间距调整架的下方，且混频间隙调整基座与混频间距调整架之间设有混频平移调整机构，偏振态调整机构设置在偏振态调整框上，

所述俯仰姿态调整机构包括俯仰驱动组件和俯仰驱动检测长度计，俯仰驱动组件设置在俯仰调整框的上端，俯仰驱动检测长度计设置在俯仰调整框的侧壁上，

所述偏摆姿态调整机构包括偏摆驱动组件和偏摆驱动检测长度计，偏摆驱动组件和偏摆驱动检测长度计均设置在偏摆调角框的一个侧壁下部，且偏摆驱动检测长度计位于偏摆驱动组件的上方，

所述混频晶体组件包括混频晶体、混频晶体框和多个混频晶体锁紧机构，混频晶体框与偏振态调整框连接，混频晶体镶嵌在混频晶体框上，混频晶体框与偏振态调整框的四个顶角处分别通过一个混频晶体锁紧机构连接。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1.本发明能够在狭小的空间内实现混频晶体的在线四维高精度调整，调节精度达到1″，间距调整精度为1um，而现有的调节精度仅为10″，间距调整精度仅为10um。

2.本发明的混频晶体组件实现整体拆装，有效的缩短了拆装时间短，在线调整方便，定位精度高。

3.本发明的混频晶体采用有轴正交二维电动调整和一维手动安装调整，轴正交二维电动调整用于晶体最佳匹配角调整，一维手动安装调整用于进行偏振态调整，混频晶体间距可进行一维调整，混频晶体组件可从倍频箱体侧面拆装，并实现无应力装卡，装卡方便、快捷。

4.本发明的俯仰姿态调整机构和偏摆姿态调整机构是通过电机驱动组件，结合反馈长度计实现闭环姿态调整；偏振态调整框通过偏振态转动轴进行调整，从而实现对设置在偏振态调整框上的偏振态调整机构的调整；混频平移调整机构通过设置在倍频箱体内的手轮和俯仰驱动组件实现混频平移；整个混频晶体的四维运动调整方便、快捷。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；图2是混频机构去掉俯仰姿态调整机构的主视图；图3是混频机构的立体图；图4是俯仰姿态调整机构立体图；图5是俯仰姿态调整机构的俯视图，图6是混频平移调整机构的局部示意图，图7是混频平移调整机构的侧视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图5和图7说明本实施方式，本实施方式的一种混频晶体四维高精度调整机构包括倍频箱体1和混频机构2，混频机构2设置在倍频箱体1内，

所述混频机构2包括俯仰姿态调整机构、俯仰调整框15、偏摆姿态调整机构4、偏摆调角框7、混频晶体组件5、混频偏振态调整机构6、混频平移调整机构3、混频间隙调整基座18、偏振态调整框16和混频间距调整架17，偏摆调角框7的下端可转动设置在俯仰调整框15内，混频间距调整架17的侧壁可转动设置在俯仰调整框15的侧壁下部，偏振态调整框16镶嵌在偏摆调角框7端面上，混频间隙调整基座18设置在混频间距调整架17的下方，且混频间隙调整基座18与混频间距调整架17之间设有混频平移调整机构3，偏振态调整机构6设置在偏振态调整框16上，

所述俯仰姿态调整机构包括俯仰驱动组件8和俯仰驱动检测长度计9，俯仰驱动组件8设置在俯仰调整框15的上端，俯仰驱动检测长度计9设置在俯仰调整框15的侧壁上，

所述偏摆姿态调整机构4包括偏摆驱动组件10和偏摆驱动检测长度计11，偏摆驱动组件10和偏摆驱动检测长度计11均设置在偏摆调角框7的一个侧壁下部，且偏摆驱动检测长度计11位于偏摆驱动组件10的上方，

所述混频晶体组件5包括混频晶体12、混频晶体框13和多个混频晶体锁紧机构14，混频晶体框13与偏振态调整框16连接，混频晶体12镶嵌在混频晶体框13上，混频晶体框13与偏振态调整框16的四个顶角处分别通过一个混频晶体锁紧机构14连接。

本实施方式的混频晶体12安装在混频晶体框13上，且通过薄框混频压片固定在混频晶体框13上，组成混频晶体组件5，且本实施方式是实施时混频晶体12的尺寸为430mm×430mm×9mm。

本实施方式的俯仰驱动组件8与倍频箱体1之间通过多个螺钉连接。

本实施方式的混频平移调整机构3带动混频间距调整架17通过混频晶体调隙滚动导轨实现前后移动一维调整。

本实施方式的混频晶体调隙滚动导轨与倍频箱体1连接。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的混频晶体锁紧机构14包括晶体过渡锁紧钢片19、卡紧头壳20和混频挡板21，晶体过渡锁紧钢片19插装在卡紧头壳20上，卡紧头壳20固装在混频挡板21上，混频挡板21设置在混频晶体框13上。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式的混频晶体四维高精度调整机构还包括偏摆转动轴22和偏振态转动轴37，偏摆调角框7的下端通过偏摆转动轴22可转动设置在俯仰调整框15内，偏振态调整框16的下端通过偏振态转动轴37可转动设置在偏摆调角框7内。如此设置，结构简单，转动灵活、方便。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的混频晶体四维高精度调整机构还包括多个驱动钢片机构23，俯仰驱动组件8通过多个驱动钢片机构23固装在俯仰调整框15的上端。如此设置，连接方便、快捷，便于拆装。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施方式的混频晶体四维高精度调整机构还包括两个俯仰转动轴24，混频间距调整架17的两个侧壁分别通过一个俯仰转动轴24设置在俯仰调整框15的侧壁下部。如此设置，结构简单，转动灵活、方便。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的俯仰驱动组件8包括滚动导轨25、滚动丝杠26、螺母垫板27、轴承座28、联轴器29、行星减速器30和步进电机31，螺母垫板27卡装在滚动导轨25内，滚动丝杠26的一端依次穿过螺母垫板27和滚动导轨25，滚动丝杠26的另一端依次与联轴器29、行星减速器30和步进电机31连接，且轴承座28设置在螺母垫板27与联轴器29之间的滚动丝杠26上。如此设置，调整精度高。其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。

本发明的混频组件四维姿态调整是这样实现的：

1.混频晶体最佳匹配角的俯仰姿态调整：

俯仰驱动组件8上方的俯仰驱动机构基座通过螺钉与倍频箱体1固定，一端通过驱动钢片机构23驱动俯仰调整框15，俯仰调整框15通过混频间距调整架17上的俯仰转动轴24实现俯仰姿态调整，同时仰驱动组件8与俯仰驱动检测长度计9形成闭环控制，调整混频机构的俯仰姿态，达到调节混频晶体12的俯仰姿态最佳匹配角。

2.混频晶体最佳匹配角的偏摆姿态调整

偏摆姿态调整机构4的基座与驱动俯仰调整框15固定，一端通过偏摆驱动钢片驱动混频偏摆调整框，偏摆调角框7通过混频间距调整架17上的摆转动轴22实现偏摆姿态调整，同时偏摆驱动组件10与偏摆驱动检测长度计11形成闭环控制，调整混频机构的偏摆姿态，达到调节混频晶体的偏摆姿态最佳匹配角。

3.混频晶体间距姿态调整(沿着通光轴平移姿态调整)

结合图6说明混频晶体间距姿态调整，混频晶体间距姿态调整通过混频间距调整手轮32实现，混频间隙调整基座18固定在倍频箱体1上，通过混频间距调整手轮32驱动丝杠33，丝杠螺母机构34驱动混频间隙驱动钢片35，混频间隙驱动钢片35与混频间距调整架17相连，驱动混频间距调整架17，混频间距调整架17通过混频晶体调隙滚动导轨36，混频晶体调隙滚动导轨36固定在倍频箱体1上，实现混频晶体间距的姿态调整。

4.混频晶体偏振态调整

偏振态调整机构6为偏振态调角手轮支架，并通过多个螺钉固定在偏振态调整框16上，混频晶体偏振态的调整是通过手轮调节偏振态调整专用螺钉实现，调节偏振态调整专用螺钉，通过偏振态调角手轮支架带动混频偏振态调整框，混频偏振态调整框通过偏振态转动轴实现混频晶体的偏振态姿态调节。同时，混频偏振态调整框上的偏振态调整导向机构为混频偏振态调整框实施调整导向。最后通过混频晶体框锁紧螺钉实现混频晶体框偏振态姿态锁定。

Claims (6)

1.一种混频晶体四维高精度调整机构，它包括倍频箱体(1)和混频机构(2)，混频机构(2)设置在倍频箱体(1)内，所述混频机构(2)包括俯仰姿态调整机构、俯仰调整框(15)、偏摆姿态调整机构(4)和混频晶体组件(5)，其特征在于：所述混频机构(2)还包括偏摆调角框(7)、混频偏振态调整机构(6)、混频平移调整机构(3)、混频间隙调整基座(18)、偏振态调整框(16)和混频间距调整架(17)，偏摆调角框(7)的下端可转动设置在俯仰调整框(15)内，混频间距调整架(17)的侧壁可转动设置在俯仰调整框(15)的侧壁下部，偏振态调整框(16)镶嵌在偏摆调角框(7)端面上，混频间隙调整基座(18)设置在混频间距调整架(17)的下方，且混频间隙调整基座(18)与混频间距调整架(17)之间设有混频平移调整机构(3)，偏振态调整机构(6)设置在偏振态调整框(16)上，

所述俯仰姿态调整机构包括俯仰驱动组件(8)和俯仰驱动检测长度计(9)，俯仰驱动组件(8)设置在俯仰调整框(15)的上端，俯仰驱动检测长度计(9)设置在俯仰调整框(15)的侧壁上，

所述偏摆姿态调整机构(4)包括偏摆驱动组件(10)和偏摆驱动检测长度计(11)，偏摆驱动组件(10)和偏摆驱动检测长度计(11)均设置在偏摆调角框(7)的一个侧壁下部，且偏摆驱动检测长度计(11)位于偏摆驱动组件(10)的上方，

所述混频晶体组件(5)包括混频晶体(12)、混频晶体框(13)和多个混频晶体锁紧机构(14)，混频晶体框(13)与偏振态调整框(16)连接，混频晶体(12)镶嵌在混频晶体框(13)上，混频晶体框(13)与偏振态调整框(16)的四个顶角处分别通过一个混频晶体锁紧机构(14)连接。

2.根据权利要求1所述一种混频晶体四维高精度调整机构，其特征在于：所述混频晶体锁紧机构(14)包括晶体过渡锁紧钢片(19)、卡紧头壳(20)和混频挡板(21)，晶体过渡锁紧钢片(19)插装在卡紧头壳(20)上，卡紧头壳(20)固装在混频挡板(21)上，混频挡板(21)设置在混频晶体框(13)上。

3.根据权利要求2所述一种混频晶体四维高精度调整机构，其特征在于：所述混频晶体四维高精度调整机构还包括偏摆转动轴(22)和偏振态转动轴(37)，偏摆调角框(7)的下端通过偏摆转动轴(22)可转动设置在俯仰调整框(15)内，偏振态调整框(16)的下端通过偏振态转动轴(37)可转动设置在偏摆调角框(7)内。

4.根据权利要求3所述一种混频晶体四维高精度调整机构，其特征在于：所述混频晶体四维高精度调整机构还包括多个驱动钢片机构(23)，俯仰驱动组件(8)通过多个驱动钢片机构(23)固装在俯仰调整框(15)的上端。

5.根据权利要求4所述一种混频晶体四维高精度调整机构，其特征在于：所述混频晶体四维高精度调整机构还包括两个俯仰转动轴(24)，混频间距调整架(17)的两个侧壁分别通过一个俯仰转动轴(24)设置在俯仰调整框(15)的侧壁下部。

6.根据权利要求1或5所述一种混频晶体四维高精度调整机构，其特征在于：所述俯仰驱动组件(8)包括滚动导轨(25)、滚动丝杠(26)、螺母垫板(27)、轴承座(28)、联轴器(29)、行星减速器(30)和步进电机(31)，螺母垫板(27)卡装在滚动导轨(25)内，滚动丝杠(26)的一端依次穿过螺母垫板(27)和滚动导轨(25)，滚动丝杠(26)的另一端依次与联轴器(29)、行星减速器(30)和步进电机(31)连接，且轴承座(28)设置在螺母垫板(27)与联轴器(29)之间的滚动丝杠(26)上。