CN104485572A - 一种激光腔的平行性调整方法及其装置 - Google Patents

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姚庆香
陈宝华
吴泉英
徐文
侯育炜
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SUZHOU YIGUANG INSTRUMENT CO Ltd
Suzhou University of Science and Technology
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SUZHOU YIDI ELECTRONIC SCIENAND AND TECHNOLOGY Co Ltd
SUZHOU YIGUANG INSTRUMENT CO Ltd
Suzhou University of Science and Technology
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Abstract

本发明公开了一种激光腔的平行性调整方法及其装置。调整装置的分光镜置于参考He-Ne激光器和全反射镜之间，在分光镜的正下方，水平设置一个光电位置敏感器，它的输出端信号经转换电路与计算器连接。参考He-Ne激光器发出的光，经半透膜和全反射镜两表面反射至分光镜正下方的PSD接收器；接收器将两次反射的光转为电信号同时传输计算器，调整全反射镜的位置，当光电位置敏感器的各单元输出的电流相同时，即表明激光腔的半透膜与全反射镜处于平行状态。本发明提供的调节装置结构简单，易于观测；调节方法具有操作方便，调节技术易掌握和推广的显著特点，可有效提高成品固体激光器生产的调试效率，及激光器维修后的调整。

Description

一种激光腔的平行性调整方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种YAG固体激光器光学谐振腔的平行性调整方法及其装置。
背景技术
目前，固体激光器普遍采用光激励方式将处于基态的粒子抽运到激发态，以形成粒子数反转状态。光激励又分为气体放电灯激励和半导体激光器激励两种方式，脉冲氙灯就是气体放电灯激励方式之一。 脉冲氙灯泵浦的固体激光器具有制造简单、操作方便、价格低廉等独特的优势，得到广泛应用。小型脉冲氙灯泵浦固体激光器中的光学谐振腔大部分采用的是平平腔，即两表面都是平面反射镜。这种结构的谐振腔大部分采用平行光管对腔内晶体和光学元件进行位置的调节，不仅增加了调试过程的工作量和复杂度，而且对调试人员的技术要求较高，影响了成品激光器生产产量的提高。
在本发明作出之前，公开号为201838887U的中国实用新型专利提供了一种贴片式固体激光器的调整装置，包括机械夹具以及真空泵；机械夹具包括本体部、端面光滑且彼此平行的第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部的端面分别与形成谐振腔的两晶体接触，并且端面与本体部上开设的出气口相通，真空泵连接出气口。由于该调整装置的机械夹具的第一连接部和第二连接部的端面光滑且互相平行，因此，可以通过调节端面的平行度来调节形成谐振腔的两个晶体之间的平行度。但由于采用了专用的机械夹具及真空泵等，调整装置结构较为复杂，不利于固体激光器在维修等情况下的平行性调整。
发明内容
本发明针对现有固体激光器在谐振腔调整方面存在的不足，提供一种结构简单，安装方便，精度可靠，操作容易，技术易掌握、推广的YAG激光腔平行性调整的方法及其装置。
实现本发明目的采取的技术方案是：一种激光腔的平行性调整装置，所述的激光腔为YAG固体激光器光学谐振腔，包括全反射镜、半透膜，其特征在于：分光镜置于参考He-Ne激光器和全反射镜之间，呈水平45°放置，在分光镜的正下方，水平设置一个光电位置敏感器，它的输出端信号经转换电路与计算器连接。
在本发明技术方案中，光电位置敏感器包括4个光电位置敏感单元，它们的输出端分别与对应的比较器连接；比较器输出信号经A/D数据采集器，将模拟信号转换为数字信号后输入计算器。
本发明技术方案还包括一种激光腔的平行性调整方法，步骤如下：
1、移去全反射镜，打开参考He-Ne激光器，激光经激光腔上的半透膜反射后再经分光镜分光，入射到光电位置敏感器的接收面上形成光点，光电位置敏感器的输出端将电流信号经转换电路输入计算器器，得到接收面上光点的位置坐标                                               ；调整激光腔的半透膜位置，至半透膜的反射光处在光电位置敏感器的接收面的中心处，即光点坐标；
2、将全反射镜置于激光腔与分光镜之间，参考He-Ne激光器所发射的激光经全反射镜反射后再经分光镜分光，入射到光电位置敏感器的接收面上形成光点，光电位置敏感器的输出端将电流信号经转换电路输入计算器，调整全反射镜的位置，至光点坐标处在光电位置敏感器的接收面的中心处，即激光腔的半透膜与全反射镜处于平行状态。
本发明光电位置敏感器包括4个光电位置敏感单元，它们的输出端分别将对应的电流信号和输入到对应的比较器，再经A/D转换后输入到计算器，按式：进行计算，得到接收面上光点的位置坐标。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用光电结合的调试方法，利用PSD上光点的位置通过调节激光腔上的半透膜和全反镜的位置，实现激光腔的平行性调整；调节装置结构简单，易于观测；调节方法具有操作方便，调节技术易掌握和推广的显著特点，可有效提高成品固体激光器生产的调试效率，及激光器维修后的调整。
附图说明
图1为本发明实施例提供的激光腔平行性调节装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的激光腔平行性调节装置的光电转换电路的原理图； 
图3和图4分别为本发明实施例全反射镜调整前后其反射光点的坐标示意图。
其中，1、2、3和4分别为PSD单元；5、6、7和8分别为比较器；9 为A/D数据采集器；10为计算器；11、半透膜；12、Nd:YAG工作物质；13、全反射镜；14、分光镜；15、参考He-Ne激光器；16、PSD接收器；17、计算器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步阐述。
实施例1
参见附图1，为本实施例提供的激光腔平行性调节装置的结构示意图；固体激光腔包括半透膜11、Nd:YAG工作物质12和全反射镜13，调节装置包括参考He-Ne激光器15、分光镜14、PSD接收器16和计算器17。分光镜置于参考He-Ne激光器和全反射镜之间，呈水平45°放置，在分光镜的正下方，水平设置一个光电位置敏感器，它的输出端信号经转换电路与计算器连接。
参见附图2，它是本实施例提供的激光腔平行性调节装置的光电转换电路原理图；包括PSD接收器、比较器、A/D数据采集和计算器。PSD接收器由编号为1、2、3和4的四个PSD单元组成，当光点照射到PSD接收器的不同位置时，PSD单元1和2、2和3、3和4、1和4的输出端产生电流，对应于PSD单元分别记作和，电流分别通过对应的比较器5、6、7和8输入至A/D数据采集器9，将模拟信号转为数字信号传输到计算器10，分析它们的电流差值，得出光点位于PSD的位置。
采用本实施例提供的装置进行激光器平行性调节时，第一步，先移去全反射镜，打开参考He-Ne激光器，半透膜反射的光经过分光镜后到达PSD接收器，计算器显示出和的数值，利用公式（1）：
   （1）
计算得到光点的位置坐标，根据坐标，调整半透膜的位置，当4个电流数值相等时，光点坐标为，即半透膜反射的光处在PSD的中心处。
第二步，将全反射镜置于激光腔与分光镜之间，参考He-Ne激光器所发射的激光经全反射镜反射后再经分光镜分光，入射到光电位置敏感器的接收面上形成光点，光电位置敏感器的输出端将电流信号经转换电路输入计算器，利用公式（1）计算得到光点的位置坐标，参见附图3，A图为全反镜反射的光在计算器中显示的坐标位置，B图为全反镜反射的光在PSD上的对应位置，计算器中的坐标与PSD中的位置是统一的。从图中可以看出，坐标x0<0，y0>0，根据光路反射原理，微调全反射镜的水平和垂直位置，当调整至x0=0，y0=0时，参见附图4，C图为经调整全反射镜后，其反射的光在计算器中显示的坐标位置，D图为调整后全反射镜反射的光在PSD上的对应位置，即光点坐标处在光电位置敏感器的接收面的中心处，表明半透膜和全反射镜已调整平行，即完成了对谐振腔的平行性调整。

Claims (4)

1.一种激光腔的平行性调整装置，所述的激光腔为YAG固体激光器光学谐振腔，包括全反射镜、半透膜，其特征在于：分光镜置于参考He-Ne激光器和全反射镜之间，呈水平45°放置，在分光镜的正下方，水平设置一个光电位置敏感器，它的输出端信号经转换电路与计算器连接。
2.根据权利要求1所述的一种激光腔的平行性调整装置，其特征在于：光电位置敏感器包括4个光电位置敏感单元，它们的输出端分别与对应的比较器连接；比较器输出信号经A/D数据采集器，将模拟信号转换为数字信号后输入计算器。
3.一种激光腔的平行性调整方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）移去全反射镜，打开参考He-Ne激光器，激光经激光腔上的半透膜反射后再经分光镜分光，入射到光电位置敏感器的接收面上形成光点，光电位置敏感器的输出端将电流信号经转换电路输入计算器器，得到接收面上光点的位置坐标                                                ；调整激光腔的半透膜位置，光点坐标，至半透膜的反射光处在光电位置敏感器的接收面的中心处；
（2）将全反射镜置于激光腔与分光镜之间，参考He-Ne激光器所发射的激光经全反射镜反射后再经分光镜分光，入射到光电位置敏感器的接收面上形成光点，光电位置敏感器的输出端将电流信号经转换电路输入计算器，调整全反射镜的位置，至光点坐标处在光电位置敏感器的接收面的中心处，即激光腔的半透膜与全反射镜处于平行状态。
4.根据权利要求3所述的一种He-Ne激光器的激光腔平行性调整方法，其特征在于：光电位置敏感器包括4个光电位置敏感单元，它们的输出端分别将对应的电流信号和输入到对应的比较器，再经A/D转换后输入到计算器，按式：进行计算，得到接收面上光点的位置坐标。
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