CN103956642A - 一种声光偏转激光光束角度自动控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光光束控制技术领域，具体是一种声光偏转激光光束角度自动控制装置，包括激光发射部件、声光偏转部件、控制系统，所述声光偏转部件包括两只沿光轴设置且偏转平面相互正交的声光偏转器。本发明摒弃了传统激光光束角度的机械式（包括光机式）偏转方式，采用声光偏转技术提高了激光光束角度偏转速度、精度，特别是一种应用于部队实兵对抗系统中的激光光束调整装置，在无任何机械运动的情况下靠声光偏转器在二维方向上高速、精确地调节出射激光光束的角度以达到精确瞄准的目的。
Description
技术领域
本发明涉及激光光束控制技术领域，具体是一种声光偏转激光光束角度自动控制装置。
背景技术
激光光束控制技术广泛应用在激光加工、激光标记、激光演示（包括部队实兵对抗演习）系统中。传统的激光光束控制均是通过调整反射镜的角度或是通过扫描仪方式等机械式光束偏转实现，如图1所示；近年来有采用双光楔的相互同轴转动调整激光光束的角度，如图2所示。必须有机械运动是它们的共同特点。由于机械本身结构的局限，要使光束发生偏转，机械运动由于惯性而较难改变方向，所以机械运动改变方向时需要一个减速-停止-加速-减速-停止的过程。机械式光束偏转传输若要实现快速改变方向，只有提高加速度；有限且机械要承受极大的冲击力，这会极大缩短机械的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种声光偏转激光光束角度自动控制装置，采用声光偏转技术在无任何机械运动的情况下靠声光偏转器在二维方向上高速、精确地调节出射激光光束的角度。
为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种声光偏转激光光束角度自动控制装置，包括激光发射部件、声光偏转部件、控制系统，所述声光偏转部件包括两只沿光轴设置且偏转平面相互正交的声光偏转器。
而且，所述激光发射部件为波长1550nm半导体激光器。
而且，所述每只声光偏转器包括声光介质、吸声材料、电声转换器、散热器，声电转换器与声光介质连接，声光介质的非导光面上依次铺设吸声材料和散热器。
而且，所述控制系统包括通讯电路、CPU、超声频率控制器、驱动电路、激光光束偏转角度矫正单元、及控制软件。
本发明摒弃了传统激光光束角度的机械式（包括光机式）偏转方式，采用声光偏转技术提高了激光光束角度偏转速度、精度，特别是一种应用于部队实兵对抗系统中的激光光束调整装置，在无任何机械运动的情况下靠声光偏转器在二维方向上高速、精确地调节出射激光光束的角度以达到精确瞄准的目的。
附图说明
图1是传统激光光束控制机械示意图。
图2是双光楔相互同轴转动调整激光光束角度示意图。
图3是声光偏转器的结构示意图。
图4是声光偏转器的原理图。
图5是本发明的工作原理图。
图6是本发明的控制原理图。
其中，1、声光介质，2、电声转换器，3、吸声材料，4、散热器，5、进水管，6、出水管。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
声光调制技术已普遍应用在连续激光器中，以提高中小型连续激光器的瞬时功率，此技术称为声光调Q；声光偏转则是利用声光相互作用来控制激光束传播方向；二者的原理都是声光衍射效应。
本实施例提供一种应用于部队实兵对抗系统中的激光光束调整装置，由激光发射部件、声光偏转部件、控制系统（包括软件及硬件）组成。激光发射部件中激光器采用半导体激光器，波长1550nm；激光器发出的激光光束经光学系统准直后入射到声光偏转器1，由控制系统调整声光偏转器1中超声波频率来改变声光介质对激光光束的偏转角度，使激光光束经过声光偏转器1获得X方向所需角度后入射到声光偏转器2，（声光偏转器1与声光偏转器2偏转平面正交设置），同样由控制系统调整声光偏转器2使激光光束经过声光偏转器2获得Y方向所需角度后出射，实现在无任何机械运动的情况下靠声光偏转器在二维方向上高速、精确地调节出射激光光束的所需角度以达到精确瞄准的目的。
进一步的，如图3所示，上述声光偏转器包括声光介质1、电声转换器2、吸声材料3、散热器4，声电转换器2与声光介质1连接，声光介质1的非导光面上依次铺设吸声材料3和散热器4。散热器4可以是水冷型散热器。
声光偏转器的工作原理如图4所示，电声转换器加电后，将超声波馈入声光介质，声波是疏密波，声光介质的折射率发生周期变化，对相对声波方向以某一角度传播的光波来说，相当于一个相位光栅。在超声场中光波发生衍射，改变传播方向，（这就是声光衍射效应）。应用广泛的是布拉格衍射，入射光Ii的一部分偏离到布拉格角Ib的方向。偏角θB由布拉格公式决定：2λsSinθB=λ0/n=λ。衍射效率Ib（L）/Ii(0)＝Sin2（ηL）=sin2( )，
式中，P为超声功率，M为声光介质品质因数，M=n6p2/ρVS3. n,p,ρ分别表示材料的折射率，光弹性系数和密度。L/h为电声转换器长宽比，λ0为真空波长。
声光偏转器通过改变声波频率来改变衍射光的方向，从而控制偏转角度。
布拉格公式：2λsSinθB=λ0/n
SinθB=λ0/2 nλs
θB布拉格角一般很小，可写为
θB≈λ0/2 nλs≈λ0fs/2 nVs
衍射光与入射光的夹角（偏转角）等于布拉格角θB的2倍
θ=λ0fs/nVs
由上式可以看出：改变超声波的频率fs，就可以改变其偏转角θ，从而达到控制光束传播方向的目的。
如图5所示，本发明提供的声光偏转激光光束角度自动控制装置的工作原理：激光器输出的激光束经过声光偏转器1作水平偏转，经过声光偏转器2作垂直偏转，由控制系统控制、在无任何机械运动的情况下靠声光偏转器在二维方向上高速、精确地调节出射激光光束的角度以达到精确瞄准的目的。
进一步的，如图6所示，上述控制系统包括通讯电路、CPU、超声频率控制器、驱动电路、激光光束偏转角度矫正单元、及控制软件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或变形，这些改进或变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种声光偏转激光光束角度自动控制装置，包括激光发射部件、声光偏转部件、控制系统，其特征在于：所述声光偏转部件包括两只沿光轴设置且偏转平面相互正交的声光偏转器。
2.根据权利要求1所述的一种声光偏转激光光束角度自动控制装置，其特征在于：所述激光发射部件为波长1550nm半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的一种声光偏转激光光束角度自动控制装置，其特征在于：所述每只声光偏转器包括声光介质、吸声材料、电声转换器、散热器，声电转换器与声光介质连接，声光介质的非导光面上依次铺设吸声材料和散热器。
4.根据权利要求1所述的一种声光偏转激光光束角度自动控制装置，其特征在于：所述控制系统包括通讯电路、CPU、超声频率控制器、驱动电路、激光光束偏转角度矫正单元、及控制软件。
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| CN201410150023.0A CN103956642A (zh) | 2014-04-15 | 2014-04-15 | 一种声光偏转激光光束角度自动控制装置 |
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Publications (1)
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| CN103956642A true CN103956642A (zh) | 2014-07-30 |
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| CN201410150023.0A Pending CN103956642A (zh) | 2014-04-15 | 2014-04-15 | 一种声光偏转激光光束角度自动控制装置 |
Country Status (1)
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2014
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