CN104858817B - 电光调q开关双晶体配对夹持工装及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种电光调Q开关双晶体配对夹持工装及其使用方法，本夹持工装的锁紧装置底座上固接长方体支架固定块，底座底面中心有垂直中心定位孔。支架固定块顶部有一与V型支架的底部相配合的梯形槽。定位座底面为平面，上方为截面矩形的槽，槽底有垂直于底面的定位杆。本夹持工装的使用方法为，V型支架的底部插入梯形槽；中心定位孔插在定位杆上，锁紧装置卡嵌于矩形槽内；V型支架前后平台上涂导电剂放置晶体；在光路上微调晶体位置；锁紧装置与粘有双晶体的V型支架一起置于烘箱；固化导电胶后，完成双晶体配对。本发明稳定地固定V型支架，方便晶体位置调整，达到透射光斑为一个，大幅度提高了双晶体配对的成功率和效率。
Description
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，具体为一种电光调Q开关双晶体配对夹持工装及其使用方法。
背景技术
电光调Q开关是一种光开关器件，广泛用于激光器中，以获得高脉冲，窄脉宽的激光输出。目前常用的电光调Q开关由KDP(KH2PO4)、LN(LiNbO3)、RTP(RbTiOPO4)等晶体制作而成。LN晶体由于具有光折变、压电等性能，其光损伤阈值较低，不能用于高重复频率、高脉冲的激光器中；KDP晶体由于电光系数太小，其半波电压常达到5000-6000V，且具有潮解性能，限制了其广泛应用；KTP晶体类(包含RTP，RbTiOPO4)是公认的电光品质因数最好的材料，但该类晶体具有双折射性能，为了抵消静态双折射效应引起的相位差，同时又能补偿温度变化引起的相位差，该类晶体通常配对使用。其配对方法是：将两块尺寸完全相同的晶体串联，且第二块晶体绕光传播方向的主轴旋转90°。这种晶体配对的方法还有一个好处是降低了电光调Q开关的半波电压，因为KTP类电光调Q开关一般作为横向电光调制，串联后其通光方向长度增加为2倍，因此其半波电压降低一半。
目前配对的两块晶体为相同的长方体，二晶体固定于V型金属支架，同时此支架支撑晶体也作为一个电极，导电银胶作为粘接剂固定KTP类晶体于支架。配对成功的理想结果是前后两块晶体的三个主轴完全平行，也就是两块晶体三个方向的棱均相互平行，此时垂直入射的光透过配对的晶体后在观察屏上只出现一个光斑，成功配对晶体所制作的电光调Q开关具有最好的消光比。当两块晶体的三个主轴未能完全平行，垂直入射的光透过时由于干涉作用将在观察屏上出现2个或更多个光斑，严重影响了激光器的关断性能。
虽然现有配对晶体的支撑V型架可辅助晶体定位，但支架和晶体都较小，任何轻微触碰都会改变晶体位置，在粘接晶体时难以调节、准确配对定位，粘接后也不易进行处理固化。因而目前双晶体电光调Q开关配对的操作难度高，费时费力，效率低，而且配对的成功率也无法保证。
发明内容
本发明的目的是设计一种电光调Q开关双晶体配对夹持工装，包括锁紧装置和底座，锁紧装置的定位块上的梯形槽与V型支架底部相配合，锁紧装置的定位孔与底座的定位杆配合。
本发明的另一目的是设计上述电光调Q开关双晶体配对夹持工装的使用方法，V型支架插在锁紧装置的定位块上的梯形槽内固定，锁紧装置插在底座上固定，V型支架固定在本夹持工装上完成导电胶的涂抹、晶体定位及加热固化导电胶。
本发明设计的一种电光调Q开关双晶体配对夹持工装，与双晶体的V型支架相配合，所述V型支架底部垂直于底面的截面为等腰三角形，该等腰三角形顶角为直角。V型支架底部(沿长度方向分为前中后三部分，前部一个侧面向上延伸形成前平台，后部另一个侧面向上延伸形成后平台，中部有一用于与激光器连接的、垂直于V型支架底面的的通孔，前后平台上各有一凸台，凸台的上沿与底面平行，且与底面的距离等于V型支架底部三角形的高度的3/4至1倍。前后平台各置一晶体，凸台卡住晶体下方，前后晶体绕光传播方向的主轴成90°角。晶体的长度为L、宽度为W，前后平台的长度为L～(L-0.5mm)，前后平台的宽度为W～(W-0.5mm)。
本双晶体配对夹持工装包括锁紧装置和定位座。
锁紧装置包括底座和其上固接的长方体支架固定块，底座底面为矩形平面，前后侧面平行。底座底面中心有一与底面垂直的盲孔，为中心定位孔。
锁紧装置底座顶面上竖立支架固定块，支架固定块顶部有一与V型支架的底部相配合的梯形槽，该槽底面与底座底面平行，底座底面的中心定位孔的中心线位于梯形槽底面纵向垂直平分面上，梯形槽的深度小于V型支架前、后平台上凸台下沿至V型支架底面的距离、大于V型支架底部三角形高度的1/2。梯形槽与V型支架底部为间隙配合。梯形槽的长度大于V型支架长度的1/2。V型支架的底部插入梯形槽内。
支架固定块的梯形槽底面有一垂直于梯形槽底面的贯通前后侧面的裂隙，裂隙深度为支架固定块高度的3/4至1倍，裂隙底部为弧面。支架固定块有一贯穿左右侧面和裂隙的通孔，该孔中心线垂直于裂隙，且该中心线与梯形槽底面的距离小于裂隙深度的1/2。该孔在裂隙的一侧为光孔、裂隙的另一侧为螺纹孔，锁紧螺栓通过光孔、旋入螺纹孔，锁紧螺栓旋紧时，处于裂隙两侧的支架固定块上半部并拢，使梯形槽夹紧插在其内的V型支架底部。
锁紧装置底座的左侧面和/或右侧面分别向左右外侧上方倾斜、与底面成45度角，左、右侧面各有一个通孔，为左、右定位孔，左、右定位孔分别与左、右侧面垂直。左、右定位孔与中心定位孔的孔径相等。
梯形槽左、右侧面向上延长相交的直线与底座底面平行，该直线与底座底面的距离、及与底座左、右侧面的距离相等。
左、右定位孔中心线与中心定位孔的中心线在同一平面上，该平面垂直于底座底面。
定位座的底面为平面，上方为截面矩形的槽，定位座的截面为倒冂形。矩形槽横贯定位座左右侧面，矩形宽度大于锁紧装置底座的厚度，即大于锁紧装置底座前后侧面的距离，矩形槽的槽底为平面、平行于定位座底面，矩形槽的槽底有垂直于定位座底面的定位杆，定位杆的直径小于锁紧装置中心定位孔的孔径，相互为间隙配合。定位杆的高度小于中心定位孔的深度。
锁紧装置的中心定位孔、左定位孔和右定位孔中的任一个插在定位杆上，锁紧装置卡嵌于定位座的矩形槽内。
矩形槽的前壁有1～4个螺纹孔，孔的中心线平行于槽底，与槽底的距离为槽深的1/3至2/3。当锁紧装置卡嵌于定位座的矩形槽内，固定螺栓从相应的螺纹孔旋入，锁紧装置被紧抵于槽壁固定。
本发明设计的电光调Q开关双晶体配对夹持工装的使用方法，采用本发明的双晶体电光调Q开关配对用夹持工装，具体步骤如下：
Ⅰ、V型支架底部插入本夹持工装的锁紧装置的梯形槽内，旋紧锁紧螺栓，夹紧V型支架底部；
Ⅱ、锁紧装置的中心定位孔插在丰夹持工装和定位座的定位杆上，锁紧装置卡嵌于定位座的矩形槽内，旋紧固定螺栓，将锁紧装置紧抵于槽壁固定；
Ⅲ、在固定于锁紧装置的V型支架的前、后平台上涂抹导电剂，两块晶体分别放在V型支架的前、后平台上；
Ⅳ、夹持工装置于检测光的光路上，检测光垂直入射、通过夹持工装上固定的V型支架上的两块晶体，由于V型支架固定于夹持工装，不会晃动，可从容微调晶体位置，使观察屏只出现一个光斑；
Ⅴ、调节后，静置3～10分钟，旋松固定螺栓，取下锁紧装置，锁紧装置与粘有双晶体的V型支架一起置于烘箱加热；
Ⅵ、导电胶固化后，旋松锁紧螺栓，从锁紧装置上取下V形支架，完成双晶体配对。
当锁紧装置底座的左、右侧面分别向左右外侧上方倾斜、与底面成45度角，左、右侧面各有一个分别与左、右侧面垂直的左、右定位孔，左、右定位孔与中心定位孔的孔径相等；所述步骤Ⅱ中，锁紧装置的中心定位孔和左、右定位孔均可插在夹持工装定位座的定位杆上。
与现有技术相比，本发明一种电光调Q开关双晶体配对夹持工装及其使用方法的优点为：1、本夹持工装能稳定地固定V型支架，操作者易于进行涂抹导电胶的操作，又易于在光路中对两块配对晶体进行位置的调整，使之达垂直入射光透过配对的晶体后在观察屏上只出现一个光斑，保证配对晶体制作的电光调Q开关有最佳消光比；2、粘接了晶体的V型支架固定在夹持工装的锁紧装置上移至烘箱进行固化，保证调节后的双晶体位置不会受到触碰改变；3、夹持工装易于操作使用，方便测试电光调Q开关的关断性能；降低了对操作人员的要求，大幅度提高了双晶体配对的成功率和效率。
附图说明
图1为本电光调Q开关双晶体配对夹持工装实施例结构示意图，图中锁紧装置水平放置；
图2为图1中双晶体的V型支架结构示意图；
图3为图1中锁紧装置结构示意图；
图4为图1中底座结构示意图；
图5为本电光调Q开关双晶体配对夹持工装的使用方法实施例中调节时夹持工装锁紧装置沿45°角放置时的示意图；
图6为本电光调Q开关双晶体配对夹持工装的使用方法实施例中插在锁紧装置上、准备烘干的粘有双晶体的V型支架示意图。
图中标号为：
1、晶体，2、V型支架，21、底部，22、前平台，23、凸沿，24、后平台，3、锁紧装置，31、底座，32、中心定位孔，33、右定位孔，34、支架固定块35、裂隙，36、锁紧螺栓，37、梯形槽，38，左定位孔，4、定位座，41、定位杆，42、固定螺栓。
具体实施方式
电光调Q开关双晶体配对夹持工装实施例
本电光调Q开关双晶体配对夹持工装实施例整体结构如图1所示，本双晶体配对夹持工装包括锁紧装置3和定位座4，与双晶体的V型支架2相配合。
本例双晶体的V型支架2如图2所示，V型支架2底部21垂直于底面的截面为等腰三角形，该等腰三角形顶角为直角。V型支架2底部21沿长度方向分为前中后三部分，前部一个侧面向上延伸形成前平台22，后部另一个侧面向上延伸形成后平台24，中部有一用于与激光器连接的、垂直于V型支架2底面的的通孔，前、后平台22、24上各有一凸台23，凸台23的上沿与底面平行，且与底面的距离等于V型支架2底部21三角形的高度的3/4至1倍。前、后平台22、24各置一晶体1，凸台23卡住晶体1下方，前后晶体1绕光传播方向的主轴成90°角。前、后平台22、24的长度等于晶体1的长度，前、后平台22、24的宽度等于晶体1的宽度。
本例锁紧装置3如图3所示，包括底座31和其上固接的长方体的支架固定块34。底座31底面为矩形平面，前后侧面平行，左、右侧面分别向左右外侧上方倾斜、与底面成45度角。底座31底面中心有一与底面垂直的盲孔，为中心定位孔32。左、右侧面各有一个通孔，为左定位孔38和右定位孔33。左、右定位孔38、33分别与左、右侧面垂直。左、右定位孔38、33与中心定位孔32的孔径相等。
锁紧装置3底座31顶面上竖立支架固定块34，支架固定块34顶部有一与V型支架2的底部21相配合的梯形槽37，该槽底面与底座31底面平行，底座31底面的中心定位孔32的中心线位于梯形槽37底面纵向垂直平分面上，梯形槽37的深度小于V型支架2前、后平台22、24上凸台下沿至V型支架2底面的距离、大于V型支架2底部21三角形高度的1/2。梯形槽37与V型支架2底部21为间隙配合。梯形槽37的长度大于V型支架2长度的1/2。V型支架2的底部21插入梯形槽37内。
梯形槽37左、右侧面向上延长相交的直线与底面平行，该直线与底座31底面的距离、及与底座31左、右侧面的距离相等。
左、右定位孔38、33中心线与中心定位孔32的中心线在同一平面上，该平面垂直于底座31底面。
支架固定块34的梯形槽37底面有一垂直于梯形槽37底面的贯通前后侧面的裂隙35，裂隙35深度为支架固定块34高度的3/4至1倍，裂隙35底部为弧面。支架固定块34有一贯穿左右侧面和裂隙35的通孔，该孔中心线垂直于裂隙35，且该中心线与梯形槽37底面的距离小于裂隙35深度的1/2。该孔在裂隙35的一侧为光孔、裂隙35的另一侧为螺纹孔，锁紧螺栓36通过光孔、旋入螺纹孔，锁紧螺栓36旋紧时，处于裂隙35两侧的支架固定块34上半部并拢，使梯形槽37夹紧插在其内的V型支架2底部21。
本例定位座4如图4所示，定位座4的底面为平面，上方为截面矩形的槽，定位座4的截面为倒冂形。矩形槽横贯定位座4左右侧面，矩形槽宽度大于锁紧装置3底座31的厚度，即大于锁紧装置底座31前后侧面的距离，矩形槽的槽底为平面、平行于定位座4底面，矩形槽的槽底有垂直于定位座4底面的定位杆41，定位杆41的直径小于锁紧装置3中心定位孔32，相互为间隙配合。定位杆41的高度小于中心定位孔32的深度。
锁紧装置3的中心定位孔32、左定位孔38和右定位孔33中的任一个插在定位杆41上，锁紧装置3卡嵌于定位座4的矩形槽内。图5所示为本例锁紧装置3的左定位孔38插在定位座4的定位杆41上，锁紧装置3卡嵌于定位座4的矩形槽内。
本例矩形槽的前壁有1个螺纹孔，孔的中心线平行于槽底，与槽底的距离为槽深的1/3至2/3。当锁紧装置3卡嵌于定位座4的矩形槽内，固定螺栓42从该螺纹孔旋入，锁紧装置3被紧抵于槽壁固定。
电光调Q开关双晶体配对夹持工装的使用方法实施例
本电光调Q开关双晶体配对夹持工装的使用方法实施例，采用上述双晶体电光调Q开关配对用夹持工装实施例，具体步骤如下：
Ⅰ、V型支架2底部插入锁紧装置3的梯形槽37内，旋紧锁紧螺栓36，夹紧V型支架2底部21；
Ⅱ、锁紧装置3的中心定位孔32、左定位孔38和右定位孔33中的任一个插在定位座4的定位杆41上，锁紧装置3卡嵌于定位座4的矩形槽内，旋紧固定螺栓42，将锁紧装置3紧抵于槽壁固定；
Ⅲ、在固定于锁紧装置3的V型支架2的前、后平台22、24上涂抹导电剂，两块晶体1分别放在V型支架2的前、后平台22、24上；
Ⅳ、夹持工装置于检测光的光路上，检测光垂直入射、通过夹持工装上固定的V型支架2上的两块晶体1，由于V型支架2固定于夹持工装，不会晃动，可从容微调晶体1位置，使观察屏只出现一个光斑；
Ⅴ、调节后，静置3～10分钟，旋松固定螺栓42，取下锁紧装置3，锁紧装置3与粘有双晶体1的V型支架2一起，如图6所示，置于烘箱加热；
Ⅵ、导电胶固化后，旋松锁紧螺栓36，从锁紧装置3上取下V形支架2，完成双晶体配对。
本例通过将V型支架2固定于锁紧装置3和定位座4中，易于进行涂抹导电胶的操作，又可以很方便地在光路中对配对晶体进行位置调整，达到垂直入射光透过配对的晶体后在观察屏上只出现一个光斑的配对晶体最佳效果。本夹持工装大大降低了操作人员的操作难度，提高了配对效率与成功率。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电光调Q开关双晶体配对夹持工装，与双晶体的V型支架(2)相配合，所述V型支架底部(21)垂直于底面的截面为等腰三角形，该等腰三角形顶角为直角；V型支架(2)底部(21)沿长度方向分为前中后三部分，前部一个侧面向上延伸形成前平台(22)，后部另一个侧面向上延伸形成后平台(24)，中部有一用于与激光器连接的、垂直于V型支架(2)底面的的通孔，前、后平台(22、24)上各有一凸台(23)，凸台(23)的上沿与底面平行，且与底面的距离等于V型支架(2)底部(21)三角形的高度的3/4至1倍；前、后平台(22、24)各置一晶体(1)，凸台(23)卡住晶体(1)下方；其特征在于：
包括锁紧装置(3)和定位座(4)，
所述锁紧装置包括底座(31)和其上固接的长方体支架固定块(34)，底座(31)底面为矩形平面，前后侧面平行；底座(31)底面中心有一与底面垂直的盲孔，为中心定位孔(32)；
锁紧装置(3)底座(31)顶面上竖立支架固定块(34)，支架固定块(34)顶部有一与V型支架(2)的底部(21)相配合的梯形槽(37)，该槽底面与底座(31)底面平行，底座(31)底面的中心定位孔(32)的中心线位于梯形槽(37)底面纵向垂直平分面上，梯形槽(37)的深度小于V型支架(2)前、后平台(22、24)上凸台(23)下沿至V型支架(2)底面的距离、大于V型支架(2)底部(21)三角形高度的1/2；梯形槽(37)与V型支架(2)底部(21)为间隙配合；梯形槽(37)的长度大于V型支架(2)长度的1/2；V型支架(2)的底部(21)插入梯形槽(37)内；
定位座(4)的底面为平面，上方为截面矩形的矩形槽，该矩形槽横贯定位座(4)左右侧面，矩形宽度大于锁紧装置(3)底座(31)的厚度，即大于锁紧装置(3)底座(31)前后侧面的距离，矩形槽的槽底为平面、平行于定位座(4)底面，矩形槽的槽底有垂直于定位座(4)底面的定位杆(41)，定位杆(41)的直径小于锁紧装置(3)底座(31)中心定位孔(32)的孔径，相互为间隙配合；定位杆(41)的高度小于中心定位孔(32)的深度；
锁紧装置(3)的中心定位孔(32)插在定位杆(41)上，锁紧装置(3)卡嵌于定位座(4)的矩形槽内。
2.根据权利要求1所述的电光调Q开关双晶体配对夹持工装，其特征在于：
所述锁紧装置(3)的支架固定块(34)的梯形槽(37)底面有一垂直于梯形槽(37)底面的贯通前后侧面的裂隙(35)，裂隙(35)深度为支架固定块(34)高度的3/4至1倍，裂隙(35)底部为弧面；支架固定块(34)有一贯穿左右侧面和裂隙(35)的通孔，该孔中心线垂直于裂隙(35)，且该中心线与梯形槽(37)底面的距离小于裂隙(35)深度的1/2；该孔在裂隙(35)的一侧为光孔，裂隙(35)的另一侧为螺纹孔，锁紧螺栓(36)通过光孔、旋入螺纹孔，锁紧螺栓(36)旋紧时，处于裂隙(35)两侧的支架固定块(34)上半部并拢，梯形槽(37)夹紧插在其内的V型支架(2)的底部(21)。
3.根据权利要求2所述的电光调Q开关双晶体配对夹持工装，其特征在于：
所述定位座(4)的矩形槽的前壁有1～4个螺纹孔，孔的中心线平行于槽底，与槽底的距离为槽深的1/3至2/3；当锁紧装置(3)卡嵌于定位座(4)的矩形槽内，固定螺栓(42)从相应的螺纹孔旋入，锁紧装置(3)被紧抵于槽壁固定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电光调Q开关双晶体配对夹持工装，其特征在于：
所述晶体(1)的长度为L、宽度为W，V型支架(2)的前、后平台(22、24)的长度为L～(L-0.5mm)，前、后平台(22、24)的宽度为W～(W-0.5mm)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的电光调Q开关双晶体配对夹持工装，其特征在于：
所述锁紧装置底座(31)的左侧面和/或右侧面分别向左、右外侧上方倾斜、与底座(31)底面成45度角，左、右侧面各有一个通孔，为左定位孔(38)和右定位孔(33)，左、右定位孔(38、3)分别与左、右侧面垂直，左、右定位孔(38、33)与中心定位孔(32)的孔径相等。
6.根据权利要求5所述的电光调Q开关双晶体配对夹持工装，其特征在于：
所述锁紧装置(3)的梯形槽(37)左、右侧面向上延长相交的直线与底座(31)底面平行，该直线与底座(31)底面的距离、及与底座(31)左、右侧面的距离相等。
7.根据权利要求5所述的电光调Q开关双晶体配对夹持工装，其特征在于：
所述左、右定位孔(38、33)中心线与中心定位孔(32)的中心线在同一平面上，该平面垂直于底座(31)底面。
8.根据权利要求3所述的电光调Q开关双晶体配对夹持工装的使用方法，其特征在于具体步骤如下：
Ⅰ、V型支架(2)底部(21)插入锁紧装置(3)的梯形槽(37)内，旋紧锁紧螺栓(36)，夹紧V型支架(2)底部(21)；
Ⅱ、锁紧装置(3)的中心定位孔(32)插在定位座(4)的定位杆(41)上，锁紧装置(3)卡嵌于定位座(4)的矩形槽内，旋紧固定螺栓(42)，将锁紧装置(3)紧抵于槽壁固定；
Ⅲ、在固定于锁紧装置(3)的V型支架(2)的前、后平台(22、24)上涂抹导电剂，两块晶体(1)分别放在V型支架(2)的前、后平台(22、24)上；
Ⅳ、夹持工装置于检测光的光路上，检测光垂直入射、通过锁紧装置(3)上固定的V型支架(2)上的两块晶体(1)，微调晶体(1)位置，使观察屏只出现一个光斑；
Ⅴ、调节后，静置3～10分钟，旋松固定螺栓(42)，取下锁紧装置(3)，锁紧装置(3)与粘有双晶体(1)的V型支架(2)一起置于烘箱加热；
Ⅵ、导电胶固化后，旋松锁紧螺栓(36)，从锁紧装置(3)上取下V形支架(2)，完成双晶体配对。
9.根据权利要求8所述的电光调Q开关双晶体配对夹持工装的使用方法，其特征在于：
所述锁紧装置(3)底座(31)的左、右侧面分别向左右外侧上方倾斜、与底座(31)底面成45度角，左、右侧面各有一个分别与左、右侧面垂直的左、右定位孔(38、33)，左、右定位孔(38、33)与中心定位孔(32)的孔径相等；
所述步骤Ⅱ中，锁紧装置(3)的中心定位孔(32)、左定位孔(38)和右定位孔(33)中的任一个插在定位座(4)的定位杆(41)上。
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