CN105870771A - 一种光学谐振腔全反射镜自动调整机构 - Google Patents

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邵明振
邵春雷
杨贵龙
陈飞
郭劲
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Abstract

一种光学谐振腔全反射镜自动调整机构属于高功率脉冲激光器领域，该调整机构解决了现有技术中需要反复测试调整，耗时长，精度差的问题。该调整机构包括：前固定板、输出镜、自准直仪、后固定板、全反射镜、基准镜、步进电机、楔形块调整件、全反射镜座和显示控制单元；所述输出镜和自准直仪安装在前固定板上；所述三个楔形块调整件按120°均布安装在后固定板上；安装全反射镜和基准镜的全反射镜座安装在楔形块调整件上；所述步进电机分别安装在各自的楔形块调整件上；所述显示控制单元分别与自准直仪和步进电机连接。本发明应用全过程实现自动化，耗时短，对谐振腔两腔镜的相对位置进行高精度调整，调整角度的精度可达到0.1″。

Description

一种光学谐振腔全反射镜自动调整机构
技术领域
本发明属于高功率脉冲激光器领域，具体涉及一种光学谐振腔全反射镜自动调整机构。
背景技术
光学谐振腔是激光器的关键部件。它的主要作用是一方面提供轴向光波模的光学正反馈，另一方面控制振荡模式的特性。为获得较高的增益，高功率TEA CO2激光器一般采用平-凹稳定谐振腔。其中，输出镜为平面镜，表面镀有选择输出波长的光学膜层；全反射镜为凹面镜，表面镀有全反射金膜。激光光子在两个腔镜之间来回振荡，当达到一定增益后便形成激光由输出镜输出。
产生激光之前，光学谐振腔两腔镜的相对位置必须调正，即两腔镜的轴线必须平行，轴线之间的夹角误差应小于5″，且输出镜的输出口径必须包含全反射镜的整个凹面。只有这样，光子在谐振腔内才能达到最强的振荡增益，激光光束才能具有最高的能量。
目前，光学谐振腔腔镜位置的调整主要是手动调整。当光学谐振腔由于振动或者温度变化而失调时，激光的输出功率急剧下降，甚至不能产生激光。此时，一般以输出镜为基准，通过手动调整全反射镜的角度使其轴线平行于输出镜的轴线，使光学谐振腔恢复正常。手动调整谐振腔的过程中要依靠激光光斑的形状来判断腔镜相对位置的变化，但不能确定相对位置变化的具体数值，只能反复地测试和调整。这种方法不仅耗时长，而且精度较差。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种光学谐振腔全反射镜自动调整机构，该调整机构解决了现有技术中需要反复测试调整，耗时长，精度差的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种光学谐振腔全反射镜自动调整机构，该调整机构包括：前固定板、输出镜、自准直仪、后固定板、全反射镜、基准镜、步进电机、楔形块调整件、全反射镜座和显示控制单元；所述输出镜和自准直仪安装在前固定板上；所述三个楔形块调整件按120°均布安装在后固定板上；安装全反射镜和基准镜的全反射镜座安装在楔形块调整件上；所述步进电机分别安装在各自的楔形块调整件上；所述显示控制单元分别与自准直仪和步进电机连接；
所述自准直仪通过基准镜监视输出镜和全反射镜轴线之间角度的偏差，当自准直仪监视的基准镜的角度值将发生变化，显示控制单元根据控制步进电机转动，通过控制楔形块调整全反射镜的俯仰角度，使输出镜和全反射镜的相对位置恢复到基准值。
本发明的有益效果是：本发明以输出镜为基准，通过准确判断两腔镜的相对位置偏差，利用显示控制单元对全反射镜的角度进行精确地调整，保证激光的稳定输出，全过程实现自动化，耗时短，对谐振腔两腔镜的相对位置进行高精度调整，调整角度的精度可达到0.1″。
附图说明
图1本发明一种光学谐振腔全反射镜自动调整机构的结构示意图。
图中：1、输出镜盖，2、输出镜，3、前固定板，4、自准直仪，5、基准镜，6、后固定板，7、步进电机，8、楔形块调整件，9、全反射镜座，10、全反射镜盖，11、全反射镜，12、显示控制单元和13、连接线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
一种光学谐振腔全反射镜自动调整机构，包括输出镜盖1、输出镜2、前固定板3、自准直仪4、基准镜5、后固定板6、步进电机7、楔形块调整件8、全反射镜座9、全反射镜盖10、全反射镜11、显示控制单元12、连接线13。；输出镜2和自准直仪4安装在前固定板3上；三个楔形块调整件8按120°均布安装在后固定板6上；安装全反射镜11和基准镜5的全反射镜座9安装在楔形块调整件8上；步进电机7安装在楔形块调整件8上；显示控制单元12分别与自准直仪4和步进电机7连接。
前固定板3和后固定板6安装在固定基座上，输出镜盖1和前固定板3通过螺栓连接，将输出镜2紧固。自准直仪4通过螺钉固定在前固定板3上，与输出镜2固定在一个基体上。基准镜5通过螺钉与全反射镜座9连接，全反射镜盖10通过螺钉将全反射镜11紧固在全反射镜座9上，基准镜5与全反射镜11固定在一个基体上，基准镜5的角度变化即反应全反射镜11的角度变化。当基准镜5、全反射镜座9、全反射镜盖10和全反射镜11安装成一体后，将全反射镜座9通过螺母固定在楔形块调整件8的升降螺杆上。步进电机7与楔形块调整件8装配后通过螺钉固定在后固定板6上，步进电机7转动时通过螺旋机构控制楔形块调整件8升降螺杆的升降。步进电机7与楔形块调整件8共3套，在圆周上按120°均匀分布。显示控制单元12可显示自准直仪4监视的角度值，即全反射镜11与输出镜2轴线之间的偏角，并根据初始的基准值控制步进电机7的运转来调整两者之间轴线的偏角。连接线13用于传输指令和反馈信号。
当初次调整完全反射镜11与输出镜2的相对位置后，将自准直仪4的角度值归零，并以此位置为基准。当由于振动或者温度变化造成谐振腔失调时，自准直仪4监视的基准镜5的角度值将发生变化。当变化的角度值超过设定允许范围后，显示控制单元12根据角度的变化值控制步进电机7转动，并通过螺旋机构控制楔形块调整件8的升降来调整全反射镜11的角度，使全反射镜11与输出镜2的相对位置恢复到初始的基准值，即使光学谐振腔恢复正常。自准直仪的角度精度可达到0.1″。

Claims (5)

1.一种光学谐振腔全反射镜自动调整机构，其特征在于，该调整机构包括：前固定板、输出镜、自准直仪、后固定板、全反射镜、基准镜、步进电机、楔形块调整件、全反射镜座和显示控制单元；所述输出镜和自准直仪安装在前固定板上；所述三个楔形块调整件按120°均布安装在后固定板上；安装全反射镜和基准镜的全反射镜座安装在楔形块调整件上；所述步进电机分别安装在各自的楔形块调整件上；所述显示控制单元分别与自准直仪和步进电机连接；
所述自准直仪通过基准镜监视输出镜和全反射镜轴线之间角度的偏差，当自准直仪监视的基准镜的角度值将发生变化，显示控制单元根据控制步进电机转动，通过控制楔形块调整全反射镜的俯仰角度，使输出镜和全反射镜的相对位置恢复到基准值。
2.根据权利要求1所述的一种光学谐振腔全反射镜自动调整机构，其特征在于，所述输出镜通过输出镜盖固定在前固定板上。
3.根据权利要求1所述的一种光学谐振腔全反射镜自动调整机构，其特征在于，所述全反射镜通过全反射镜盖固定在后固定板上。
4.根据权利要求1所述的一种光学谐振腔全反射镜自动调整机构，其特征在于，所述所述显示控制单元通过连接线分别与自准直仪和步进电机连接。
5.根据权利要求1所述的一种光学谐振腔全反射镜自动调整机构，其特征在于，所述楔形块调整件上安装升降螺杆。
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