CN105607278A - 俯仰角度放置光学镜装调辅助装置及其使用方法 - Google Patents

俯仰角度放置光学镜装调辅助装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种俯仰角度放置光学镜装调辅助装置，构成包括升降平台、激光水平仪、竖直刻度尺、激光测距仪、坐标观察屏、测量干涉仪。所述的升降平台上放置激光水平划线仪、激光测距仪及坐标观察屏，可实现升降及平移调节，激光水平仪发射水平面光照射到待装调光学镜上并反射到坐标观察屏上，根据反射光调整待装调光学镜完成其俯仰角度调节；所述的测量干涉仪放置在升降平台的正前方，辅助进行待装调光学镜面形调节。本发明具有结构简单、操作方便及装调精度高的特点，能够快捷方便的实现待装调光学镜俯仰角度及面形的高精度装调。

Description

俯仰角度放置光学镜装调辅助装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及激光器，特别是一种俯仰角度放置光学镜装调辅助装置及其使用方法，在激光器研制和装配方面有广泛应用前景。
背景技术
激光具有指向性好、单色性高、亮度强等优点，应用日益广泛，并逐步推动现代工业的快速发展，促进人类生活质量的提高。目前激光器技术被广泛应用于激光通信、激光医疗、激光加工、新能源和军事航天等领域。激光应用技术的快速发展，对激光技术指标如能量、功率及光束质量等方面提出了更高的要求，而激光技术指标的提升必然对激光器光学器件尤其是光学镜的装调提出了更高的要求，如何提高光学镜的装调质量，一直是工程人员关注的难点和重点。
目前激光光学器件装调通常采用的方法主要是凭借工程人员的装调经验，这往往具有主观性，不可避免的会影响光学镜的装调质量进而影响整个激光器系统的输出性能。同时凭借工程人员经验装调光学器件对工程人员提出过高要求，且无法实现光学器件批量装调，进而导致整体装调效率的下降。
发明内容
本发明的目的在于改善激光器光学镜装调质量和效率，提供一种俯仰角度放置光学镜装调辅助装置及其使用方法，该辅助装置能够快捷方便的实现激光器光学镜的俯仰角度调节和面形控制，有助于激光器实现高性能激光输出。
本发明的技术解决方案如下：
一种俯仰角度放置光学镜装调辅助装置，特点在于其构成包括：升降平台、激光水平仪、竖直刻度尺、激光测距仪、坐标观察屏和测量干涉仪；
所述的升降平台包括升降底座和工作平台，工作平台呈长方形固定在升降底座上，所述的测量干涉仪放置在所述工作平台长边的正前方，所述的激光测距仪及坐标观察屏水平紧贴，与所述的激光水平仪呈斜对角分别放置在工作平台的对角位置，其中激光水平仪位于靠近激光测距仪侧；
所述的竖直刻度尺用于测量待装调光学镜高度。
进一步，所述的升降平台为三维平稳支撑体，其工作平台固定于升降底座上面，可实现快速升降及水平平移调节。
进一步，所述的激光水平仪向四周发射高质量水平面光，亮度高，易观测。
进一步，所述的激光测距仪发射激光，具有升降、水平及俯仰角度调节作用。
利用所述的俯仰角度放置光学镜装调辅助装置的使用方法，包括下列步骤：
①将所述的俯仰角度放置光学镜装调辅助装置，以下简称为辅助装置，放置于光学镜装调平台上，将待装调光学镜放置在测量干涉仪正前方1.5～5米处，将竖直刻度尺紧挨待装调光学镜竖直放置；
②打开激光水平仪向四周发射水平面光，一部分水平面光直接照射到坐标观察屏上，另一部分水平面光照射到待装调光学镜上；调整升降平台的高度和位置，使水平面光照射到待装调光学镜的中心高度并反射，反射光投射到坐标观察屏上，并与直接照射到其上的水平面光产生高度坐标位移差ΔX；
③调整激光测距仪的高度及角度，使其精确测出坐标观察屏与待装调光学镜的垂直距离ΔL，结合坐标观察屏上的高度坐标位移差值ΔX，计算当前待装调光学镜的俯仰角度θ，公式如下：
θ＝0.5arctan(ΔX/ΔL)，
调节待装调光学镜的俯仰角度，从而改变坐标观察屏上的高度坐标位移差值ΔX，直到待装调光学镜俯仰角度满足设计的俯仰角度θ0，则角度调节完成；
④调整测量干涉仪的方位，使其输出端产生包含待装调光学镜面形信息的干涉图样，精细微调待装调光学镜的固定及面形调节顶丝，同时在线观察测量干涉仪输出端波前变化，使得待装调光学镜面形达到设计要求，则面形调节完成。
本发明具有以下优点：
1、本发明俯仰角度放置光学镜装调辅助装置通用性强，使用方法简单方便，可实现大口径光学反射镜、透射镜以及激光增益介质俯仰角度及面形的高质量装调。
2、本发明俯仰角度放置光学镜装调辅助装置采用光学镜俯仰角度与面形分离调节方式，互不干扰，独立进行，方便操作和实时观测。
3、采用本发明进行光学镜俯仰角度和面形装调，所有观测光为可见光，方便易行，装调时不需要光学镜处于实际激光器光路中，从而避免光学镜装调时激光对工程人员的额外损伤。
4、整个辅助装置结构简单，所需组件商用广泛，可降低制造成本和缩短生产周期。
附图说明
图1为本发明俯仰角度放置光学镜装调辅助装置的立体结构示意图。
图2为本发明俯仰角度放置光学镜装调辅助装置的俯视图
图3为本发明俯仰角度放置光学镜装调辅助装置进行光学镜装调时的原理示意图
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
请参阅图1、图2和图3，图1为本发明俯仰角度放置光学镜装调辅助装置的立体结构示意图，图2为本发明俯仰角度放置光学镜装调辅助装置的俯视图，图3为本发明俯仰角度放置光学镜装调辅助装置进行光学镜装调时的原理示意图。
由图可见，本发明俯仰角度放置光学镜装调辅助装置的构成包括：升降平台1、激光水平仪2、竖直刻度尺3、激光测距仪4、坐标观察屏5、测量干涉仪6；
所述的升降平台1包括升降底座101和工作平台102，工作平台102呈长方形固定在升降底座101上，可实现升降及水平平移调节，所述的测量干涉仪6放置在所述工作平台102长边的正前方，所述的激光测距仪4及坐标观察屏5水平紧贴，与所述的激光水平仪2呈斜对角分别放置在工作平台102的对角位置，其中激光水平仪2位于靠近激光测距仪6侧；所述的竖直刻度尺3用于测量待装调光学镜高度。
工作时：所述的激光水平仪2发射水平面光照射到待装调光学镜上并反射到坐标观察屏5上，辅助实现光学镜俯仰角度调节；所述的测量干涉仪6辅助实现光学镜面形调节。
请参见图3，所述的俯仰角度放置光学镜装调辅助装置的使用方法，包括下列步骤：
①将所述的俯仰角度放置光学镜装调辅助装置，以下简称为辅助装置，放置于光学镜装调平台上，将待装调光学镜放置在测量干涉仪6正前方1.5～5米处，将竖直刻度尺3紧挨待装调光学镜竖直放置；
②打开激光水平仪2向四周发射水平面光，一部分水平面光直接照射到坐标观察屏5上，另一部分水平面光照射到待装调光学镜上；调整升降平台1的高度和位置，使水平面光照射到待装调光学镜的中心高度并反射，反射光投射到坐标观察屏5上，并与直接照射到其上的水平面光产生高度坐标位移差ΔX；
③调整激光测距仪4的高度及角度，使其精确测出坐标观察屏5与待装调光学镜的垂直距离ΔL，结合坐标观察屏5上的高度坐标位移差值ΔX，计算当前待装调光学镜的俯仰角度θ，公式如下：
θ＝0.5arctanΔX/ΔL)，
调节待装调光学镜的俯仰角度θ，从而改变坐标观察屏5上的高度坐标位移差值ΔX，直到待装调光学镜俯仰角度满足设计的俯仰角度θ0，则角度调节完成；
④调整测量干涉仪6的方位，使其输出端产生包含待装调光学镜面形信息的干涉图样，精细微调待装调光学镜的固定及面形调节顶丝，同时在线观察测量干涉仪6输出端波前变化，使得待装调光学镜面形达到设计要求，则面形调节完成。
下面为此实施例的具体参数：
升降平台1整体尺寸长70cm宽50cm高度调节范围5～50cm；激光水平仪2为莱赛LS628水平仪，激光波长635nm，测量精度±1mm/10m；数字刻度尺3长104cm宽5cm厚0.2cm，测量刻度范围0～100cm；激光测距仪4为LeicaD510测距仪，激光波长635nm，测量精度±1mm，测量范围0.05-10m；坐标观察屏5高10cm宽10cm，工作面贴坐标纸。测量干涉仪6为ZYGOGPIXP/D干涉仪，长694mm，宽308mm，高308mm。
实验表明，本发明具有结构紧凑、简单、调节方便等特点，能够很好的完成俯仰角度光学镜角度及面形调整，有助于激光器实现高性能激光输出。

Claims (5)

1.一种俯仰角度放置光学镜装调辅助装置，特征在于其构成包括：升降平台(1)、激光水平仪(2)、竖直刻度尺(3)、激光测距仪(4)、坐标观察屏(5)和测量干涉仪(6)；
所述的升降平台(1)包括升降底座(101)和工作平台(102)，工作平台(102)呈长方形固定在升降底座(101)上，所述的测量干涉仪(6)放置在所述工作平台(102)长边的正前方，所述的激光测距仪(4)及坐标观察屏(5)水平紧贴，与所述的激光水平仪(2)呈斜对角分别放置在工作平台(102)的对角位置，其中激光水平仪(2)位于靠近激光测距仪(6)侧；
所述的竖直刻度尺(3)用于测量待装调光学镜高度。
2.根据权利要求1所述的俯仰角度放置光学镜装调辅助装置，其特征在于所述的升降平台(1)为三维平稳支撑体，其工作平台(102)固定于升降底座(101)上面，可实现快速升降及水平平移调节。
3.根据权利要求1所述的俯仰角度放置光学镜装调辅助装置，其特征在于所述的激光水平仪(2)向四周发射高质量水平面光，亮度高，易观测。
4.权利要求1所述的俯仰角度放置光学镜装调辅助装置，其特征在于所述的激光测距仪(4)发射激光，具有升降、水平及俯仰角度调节作用。
5.利用权利要求1所述的俯仰角度放置光学镜装调辅助装置的使用方法，其特征在于，包括下列步骤：
①将所述的俯仰角度放置光学镜装调辅助装置，以下简称为辅助装置，放置于光学镜装调平台上，将待装调光学镜放置在测量干涉仪(6)正前方1.5～5米处，将竖直刻度尺(3)紧挨待装调光学镜竖直放置；
②打开激光水平仪(2)向四周发射水平面光，一部分水平面光直接照射到坐标观察屏(5)上，另一部分水平面光照射到待装调光学镜上；调整升降平台(1)的高度和位置，使水平面光照射到待装调光学镜的中心高度并反射，反射光投射到坐标观察屏(5)上，并与直接照射到其上的水平面光产生高度坐标位移差ΔX；
③调整激光测距仪(4)的高度及角度，使其精确测出坐标观察屏(5)与待装调光学镜的垂直距离ΔL，结合坐标观察屏(5)上的高度坐标位移差值ΔX，计算当前待装调光学镜的俯仰角度θ，公式如下：
θ＝0.5arctan(ΔX/ΔL)，
调节待装调光学镜的俯仰角度θ，从而改变坐标观察屏(5)上的高度坐标位移差值ΔX，直到待装调光学镜俯仰角度满足设计的俯仰角度θ0，则角度调节完成；
④调整测量干涉仪(6)的方位，使其输出端产生包含待装调光学镜面形信息的干涉图样，精细微调待装调光学镜的固定及面形调节顶丝，同时在线观察测量干涉仪(6)输出端波前变化，使得待装调光学镜面形达到设计要求，则面形调节完成。
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