CN106097855B - 一种激光原理实验平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光原理实验平台。本发明的光学平板上开设有若干个便于设备随意固定的螺纹孔，使得光学元器件能够随意的调节在光学平板上的位置，在同一实验平台上能够进行不同的实验。镜架和输出耦合镜上的镜片包括平面输出镜片、平凹输出镜片以及45°全反镜片，改变镜架和输出耦合镜在光学平板上的位置和内部搭配的镜片类型，能够得到不同的实验结构和不同的腔形，增加了实验平台的灵活性。输出耦合镜上的调节螺栓以及垫片的存在，不仅能够微调镜片的角度，还能防止调节螺栓对调节台的损坏。指示光源台为了更方便的调节光路，采用可见的红光指示光源作为参考光来进行各个光学元器件的安装调节。

Description

一种激光原理实验平台

技术领域

本发明涉及一种实验平台，更具体的说是涉及一种激光原理实验平台。

背景技术

激光技术作为一种先进技术，虽然只有50多年的发展历史，但其发展迅猛，已经广泛应用于各行各业。但目前市场上还找不到激光原理实验平台这类的教学设备，在激光原理课程教学过程中，都只能采取图片或动画的形式给学生讲解激光原理的过程，无法动手体验激光产生的过程，对激光产生的过程理解不够深入。随着激光技术的迅猛发展，越来越多的学校将开设激光相关类课程，激光原理课程是最基础的课程，因此，激光原理实验平台将具有非常好的市场前景。

市场上的激光原理实验平台的体积大，调节不灵活，不能满足多种实验的需求，并且不能在一个实验平台上进行多种类型的实验操作和教学演示。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种体积小、调节灵活、方便、成本低，可用于做激光介稳腔、稳定腔、不同透过率、不同腔长、直腔、L型谐振腔、U型谐振腔、倍频等激光原理教学演示实验及学生实验实训的激光原理实验平台。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种激光原理实验平台，包括光学平板、激光发射台、输出耦合镜和镜架，光学平板上开设有若干个阵列排布的螺纹孔，激光发射台上开设有若干个连接孔，螺栓穿过激光发射台上的螺纹孔和光学平板上的连接孔，将激光发射台和光学平板固定连接；镜架包括底座和支板，底座与支板为一体设置且整体呈倒“T”形，支板两侧的底座上均开设有用于连接光学平板的连接孔，支板上开设有第一圆孔和第二圆孔，第一圆孔与第二圆孔相连接且两者的中心轴处于同一中心轴，第一圆孔的内径大于第二圆孔的内径，第一圆孔与第二圆孔相连接的另一侧设有紧固环，紧固环的外环壁上开设有螺纹，第一圆孔的孔壁上开设有螺纹，第一圆孔与紧固环通过螺纹连接，第一圆孔和紧固环之间夹设有镜片，镜片为45°全反镜片；激光发射台上还设有泵浦源和晶体，晶体包括激光晶体和倍频晶体，泵浦源内设有激光二极管，泵浦源和激光发射台上均开设有用于连接的连接孔；输出耦合镜包括呈“L”型的固定台和调节台，固定台上开设有两个调节螺栓，两个调节螺栓分别设置在L型的固定台的两端，调节螺栓的一端穿过固定台与调节台相抵触，调节台上开设有通槽，通槽内设有平面输出镜片或平凹输出镜片，通槽的槽口设有防止镜片脱落的抓取沿，固定台上开设有固定其与光学平板的连接孔，当进行实验时，泵浦源内的激光二极管发出激光后激光穿过激光晶体，调节输出耦合镜的位置使得激光穿过输出耦合镜上的镜片实现最后的输出。

作为本发明的进一步改进，光学平板上设有用于调试光路的指示光源台，指示光源台包括一体设置的座板和指示台，座板上开设有用于与光学平板连接的连接孔，指示台上开设有通孔，通孔内设有光源组，光源组贯穿通孔且其一端开设有供光穿出的光阑，另一端设有供导线穿过的连接柱。

作为本发明的进一步改进，激光发射台上设有夹持倍频晶体或激光晶体的夹持支架，夹持支架包括固定体和夹紧体，夹紧体呈“L”型，固定体上开设有缺口，当夹紧体的内壁与固定体相贴合后，缺口形成四周封闭的置放口，激光晶体或倍频晶体分别放置在夹持支架的置放口内，固定体上开设有第一螺纹孔和第二螺纹孔，夹紧体上开设有第三螺纹孔和第四螺纹孔，夹紧体上设有第一螺栓和第二螺栓，第一螺栓穿过第三螺纹孔后穿过第一螺纹孔，第二螺栓穿过第四螺纹孔后穿过第二螺纹孔，将夹紧体固定在固定体上；固定体与光学平板相贴合的一侧开设有用于连接的螺纹孔。

作为本发明的进一步改进，调节台上设有两片垫片，调节螺栓的一端与垫片相抵触。

作为本发明的进一步改进，调节台与固定台之间设有连接两者的弹簧和连接球，两个弹簧的一端均与固定台连接，另一端均与调节台连接，两个弹簧分别靠近两个调节螺栓设置，连接球的一端与“L”型的固定台的折角处连接，另一端与调节台连接。

作为本发明的进一步改进，调节台上开设有螺纹孔，螺纹孔内设有锁紧螺钉，当镜片放置在通槽内，锁紧螺钉将镜片紧定在通槽内。

作为本发明的进一步改进，底座上任意一个连接孔与光学平板之间连接有螺栓，当底座的一端与光学平板连接后，镜架绕连接点旋转。

作为本发明的进一步改进，激光发射台、泵浦源以及指示光源台分别与若干根导线的一端相连，指示光源台上的导线从连接柱内穿出，导线的另一端连接有快插接头，导线与快插接头端子连接，快插接头端子与导线相连接的一端设有扣环，扣环包括固定半环和调节半环，固定半环与快插接头端子连接，调节半环与固定半环通过螺栓连接，当导线从扣环中穿过时，调节半环和固定半环相互固定并夹紧导线。

作为本发明的进一步改进，镜架、指示光源台、泵浦源和激光发射台的边角处均设有倒角

本发明的有益效果，光学平板上可设有的螺纹孔能够使激光发射台、输出耦合镜、镜架等光学元器件在光学平板上自由的调节位置，大大的增加了光学元器件在光学平板的使用范围，同时也克服了现有技术中光学元器件只能固定死在光学设备上，无法进行自由的变化位置，不能满足多种实验的需求，并且不能在一个实验平台上进行多种类型的实验操作和教学演示；镜片分为平面输出镜片、平凹输出镜片和45°全反镜片，当进行实验的时候，不仅因为光学平板上的螺纹孔使得设备可以改变位置、腔长以及进行微调角度，构成不同的腔形，还因为不同类型的镜片的组装，使得一个实验平台可进行多种实验。由于紧固环与第一圆孔螺纹连接，使得紧固环能够轻松地取下并将不同的类型放置到第一圆孔内，再将紧固环与第一圆孔固定，使得镜架能够重复使用，且进行多个实验；同理得，调节输出耦合镜上的锁紧螺钉的松紧度便能够实现更换镜片的类型，进行多种实验；镜架以及输出耦合镜上的掉凹槽与抓取沿的存在，方便了调节镜片的位置同时防止镜片掉落；根据在输出耦合镜和镜架上配备不同类型的镜片，改变腔长，构成不同类型的腔形，例如：L型谐振腔、U型谐振腔和直腔。

附图说明

图1为一种激光原理实验平台的结构示意图；

图2为激光发射台、夹持支架以及泵浦源的结构示意图；

图3为输出耦合镜的结构示意图；

图4为未设镜片的输出耦合镜的结构实体图；

图5为指示光源台的结构示意图；

图6为镜架的结构示意图；

图7为快插接头端子的结构示意图；

图8为L型谐振腔光路图；

图9为U型谐振腔光路图；

图10为直腔光路图。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。

参照图1至10所示，本实施例的一种激光原理实验平台，包括光学平板1、激光发射台2、输出耦合镜4和镜架5，光学平板1上开设有若干个阵列排布的螺纹孔，输出耦合镜4、镜架5和激光发射台2等光学元器件能够根据不同的需求在光学平板1上进行调整位置，找到最佳的腔长，同时，螺纹孔还方便了光学元器件在光学平板1进行不同类型的实验；激光发射台2上开设有若干个连接孔，螺栓穿过激光发射台2上的连接孔和光学平板1上的螺纹孔，将激光发射台2和光学平板1固定连接，在进行实验室，确保了激光发射台2的稳定性，以及实验的精准性；镜架5包括底座51和支板52，底座51与支板52为一体设置且整体呈倒“T”形，支板52两侧的底座51上均开设有用于连接光学平板1的连接孔，支板52上开设有第一圆孔521和第二圆孔522，第一圆孔521与第二圆孔522相连接且两者的中心轴处于同一中心轴，第一圆孔521的内径大于第二圆孔522的内径，第一圆孔521与第二圆孔522相连接的另一侧设有紧固环523，紧固环523的外环壁上开设有螺纹，第一圆孔521的孔壁上开设有螺纹，第一圆孔521与紧固环523通过螺纹连接，第一圆孔521和紧固环523之间夹设有镜片422，第一圆孔521和第二圆孔522的孔径大小设置，使得镜片422从第一圆孔521进入后不会因为用力不到使得其从第二圆孔522的圆孔口穿出，起到了一定的抵挡镜片422的作用，紧固环523的存在及与第一圆孔521的连接方式使得镜片422的组装更为方便，同时也防止了让镜片422掉落；镜片422为平面输出镜片或平凹输出镜片或45°全反镜片，设置在镜架5上的镜片422主要为45°全反镜片，且主要用于做L型谐振腔和U型谐振腔实验；激光发射台2上还设有泵浦源7和晶体21，晶体21包括激光晶体和倍频晶体，泵浦源7内设有激光二极管，泵浦源7和激光发射台2上均开设有用于连接的连接孔；输出耦合镜4包括呈“L”型的固定台41和调节台42，固定台41上开设有两个调节螺栓411，两个调节螺栓411分别设置在L型的固定台41的两端，调节螺栓411的一端穿过固定台41与调节台42相抵触，当需要对输出耦合镜4内的镜片422进行角度微调时，便可转动调节螺栓411，实现调节台41角度的微调，给实验带来了很大的便捷；调节台42上开设有通槽421，通槽421内设有平面输出镜片或平凹输出镜片，通槽421的槽口设有防止镜片422脱落的抓取沿423，固定台41上开设有固定其与光学平板1的连接孔，抓取沿423不仅能够防止人们在安置镜片422时不小心因为用力过度使得镜片422放置位置不当，还起到防止镜片422掉落的作用；当进行实验时，泵浦源7内的激光二极管发出激光后激光穿过激光晶体，调节输出耦合镜4的位置使得激光穿过输出耦合镜4上的镜片422实现最后的输出，泵浦源7内的激光二极管发出激光后穿过激光晶体再穿过倍频晶体，实现激光的波长变换，进行倍频实验，同时，方便人们针对光路改变或调节镜架5和输出耦合镜4的位置或角度；针对不同的实验以及腔形，通过光学平板1上的螺纹孔调节光学元器件的位置，改变腔长，改变镜片的类型，呈现出不同类型的腔形；当镜架5内装设的镜片422为45°全反镜片，输出耦合镜4内的镜片422为平面输出镜片或平凹输出镜，调节镜架5和输出耦合镜4的位置和角度，使激光发射台2、镜架5和输出耦合镜4呈直角排布，镜架5处于两条直角边的交点处，镜架5相对激光发射台2呈45°设置，当泵浦源7内的激光二极管发出激光后穿过激光晶体，再经过45°全反镜片反射后，激光呈90°反射并穿过输出耦合镜4上的平面输出镜片或平凹输出镜片后激光实现输出，形成的L型谐振腔的一个光路；在光学平板1上放置两个镜架5并通过光学平板1上的螺纹孔调节输出耦合镜4、激光发射台2、镜架5的位置，在输出耦合镜4上安置平面输出镜片或平凹输出镜片，在两个镜架5上均安置45°全反镜片，通过光学平板1上的螺纹孔和光学元器件上的连接孔将这四个光学元器件按矩形的四个点排布，两个镜架5均与相邻的两条矩形边呈45°，当泵浦源7内的激光二极管发出激光后穿过激光晶体，在经过第一个镜架5时，激光在45°全反镜上呈90°反射，激光射向第二个镜架5上的45°全反镜上并呈90°反射，最终激光射向输出耦合镜4并穿出，形成一个U型谐振腔的光路；同时，对设有平凹输出镜片的输出耦合镜4和激光发射台2的位置进行调整，使连着处于同一直线上，泵浦源7内的激光二极管发出激光后穿过激光晶体，再直接穿过输出耦合镜4形成直腔的光路图。

作为改进的一种具体实施方式，光学平板1上设有用于调试光路的指示光源台6，指示光源台6包括一体设置的座板和指示台62，座板上开设有用于与光学平板1连接的连接孔，指示台62上开设有通孔，通孔内设有光源组63，光源组63贯穿通孔且其一端开设有供光穿出的光阑631，另一端设有供导线穿过的连接柱632，在实验时，由于发射出的激光是一种不可见波长的光，为了更方便的调节光路，采用可见的红光指示光源作为参考光来进行各个光学元器件的安装调节。指示光源台6有底板61和光学平板1的螺纹连接，使得指示光源台6能够在实验时能够更为稳定，使输出耦合镜4的位置更为精准，并使之后的实验能够更为顺畅的进行，数据更为准确；但确定了输出耦合镜4位置以及需要构件的腔形后，便不需要使用指示光源台6，人们可将其直接拆卸掉，也可将其移至不会影响实验过程的位置上，方便了后期的实验。

作为改进的一种具体实施方式，激光发射台2上设有夹持倍频晶体或激光晶体的夹持支架3，夹持支架3包括固定体31和夹紧体32，夹紧体32呈“L”型，固定体31上开设有缺口，当夹紧体32的内壁与固定体31相贴合后，缺口形成四周封闭的置放口33，激光晶体和或倍频晶体放置在夹持支架3的置放口33内固定体31上开设有第一螺纹孔和第二螺纹孔，夹紧体32上开设有第三螺纹孔和第四螺纹孔，夹紧体32上设有第一螺栓和第二螺栓，第一螺栓穿过第三螺纹孔后穿过第一螺纹孔，第二螺栓穿过第四螺纹孔后穿过第二螺纹孔，将夹紧体32固定在固定体31上；固定体31与光学平板1相贴合的一侧开设有用于连接的螺纹孔；由于激光晶体和倍频晶体在使用时会产生热量，因此利用夹持支架3可以起到散热的作用。

作为改进的一种具体实施方式，调节台42上设有两片垫片424，调节螺栓411的一端与垫片424相抵触，垫片424的存在，防止了调节螺栓411在长期的使用中会对调节台42造成损坏，延长了输出耦合镜4的使用寿命。

作为改进的一种具体实施方式，调节台42与固定台41之间设有连接两者的连接球43和两个弹簧44，两个弹簧44的一端均与固定台41连接，另一端均与调节台42连接，两个弹簧44分别靠近两个调节螺栓411设置，连接球43的一端与“L”型的固定台41的折角处连接，另一端与调节台42连接。不仅使调节台42和固定台41一体化设置，防止两者分离，同时，在调节调节螺栓411时，弹簧44和连接球43起到一定的牵扯作用，防止调节台42过渡倾斜，对输出耦合镜4造成影响，同时，由于连接球43的固定连接，起到了调节倾斜角度的作用。

作为改进的一种具体实施方式，调节台42上开设有螺纹孔，螺纹孔内设有锁紧螺钉45，当镜片422放置在通槽421内，锁紧螺钉45将镜片422紧定在通槽421内，锁紧螺钉45的存在使得镜片422在放置好后能得以固定，防止输出耦合镜4在移动过程中镜片422掉落。

作为改进的一种具体实施方式，底座51上任意一个连接孔与光学平板1之间连接有螺栓，当底座51的一端与光学平板1连接后，镜架5绕连接点旋转，与现有需要重新改变镜架5整体位置不同，镜架5能够绕连接点360°旋转，并且在找到最佳位置后只需要拧紧一个螺栓便可实现固定，不会影响到后续的实验；与现有的相比，在空间位置上转变的更为快速和便捷，并且灵活性强，能够满足不同实验的位置需求。

作为改进的一种具体实施方式，激光发射台2、泵浦源7以及指示光源台6分别与若干根导线的一端相连，指示光源台6上的导线从连接柱632内穿出，导线的另一端连接有快插接头端子8，导线与快插接头端子8连接，快插接头端子8与导线相连接的一端设有扣环81，扣环81包括固定半环811和调节半环812，固定半环811与快插接头端子8连接，调节半环812与固定半环811通过螺栓连接，当导线从扣环81中穿过时，调节半环812和固定半环811相互固定并夹紧导线，固定半环811与快插接头端子8固定连接不仅能够防止固定半环811丢失，还能使调节半环812与固定半环811之间的连接更为稳固，由于调节半环812与固定半环811是通过螺栓连接，使得调节半环能够随意调节与固定半环811之间的空隙大小，能够加紧若干根不同粗细的导线。

作为改进的一种具体实施方式，镜架5、指示光源台6、泵浦源7和激光发射台2的边角处均设有倒角，防止人们在实验操作时因为移动和调节其而使手受伤。

综上，光学平板1上开设有若干个便于设备随意固定的螺纹孔，使得光学元器件能够随意的调节在光学平板1上的位置，使得在同一实验平台上能够进行不同的实验。镜架5和输出耦合镜4上的镜片422包括平面输出镜片、平凹输出镜片以及45°全反镜片，改变镜架5和输出耦合镜4在光学平板1上的位置和内部搭配的镜片422类型，能够得到不同的实验结构和不同的腔形，例如：L型谐振腔、U型谐振腔和直腔，使一个实验平台能够进行多种类型的实验，增加了实验平台的灵活性。输出耦合镜4上的调节螺栓411以及垫片424的存在，不仅能够微调镜片422的角度，还能防止调节螺栓411对调节台42的损坏。指示光源台6作为参考光，在实验时对各个光学元器件的位置进行调试，找到实现实验目的腔形最佳参考位置，为后续激光原理实验的细调做准备。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光原理实验平台，其特征在于：包括光学平板(1)、激光发射台(2)、输出偶合镜(4)和镜架(5)，所述光学平板(1)上开设有若干个阵列排布的螺纹孔，所述激光发射台(2)上开设有若干个连接孔，螺栓穿过激光发射台(2)上的连接孔和光学平板(1)上的螺纹孔，将激光发射台(2)和光学平板(1)固定连接；所述镜架(5)包括底座(51)和支板(52)，所述底座(51)与支板(52)为一体设置且整体呈倒“T”形，所述支板(52)两侧的底座(51)上均开设有用于连接光学平板(1)的连接孔，所述支板(52)上开设有第一圆孔(521)和第二圆孔(522)，所述第一圆孔(521)与第二圆孔(522)相连接且两者的中心轴处于同一中心轴，所述第一圆孔(521)的内径大于第二圆孔(522)的内径，所述第一圆孔(521)与第二圆孔(522)相连接的另一侧设有紧固环(523)，所述紧固环(523)的外环壁上开设有螺纹，所述第一圆孔(521)的孔壁上开设有螺纹，所述第一圆孔(521)与紧固环(523)通过螺纹连接，所述第一圆孔(521)和紧固环(523)之间夹设有镜片(422)，所述镜片(422)为平面输出镜片或平凹输出镜片或45°全反镜片；所述激光发射台(2)上还设有泵浦源(7)和晶体(21)，所述晶体(21)包括激光晶体和倍频晶体，所述泵浦源(7)内设有激光二极管，所述泵浦源(7)和激光发射台(2)上均开设有用于连接的连接孔；所述输出偶合镜(4)包括呈“L”型的固定台(41)和调节台(42)，所述固定台(41)上开设有两个调节螺栓(411)，两个所述调节螺栓(411)分别设置在L型的固定台(41)的两端，所述调节螺栓(411)的一端穿过固定台(41)与调节台(42)相抵触，所述调节台(42)上开设有通槽(421)，所述通槽(421)内设有平面输出镜片或平凹输出镜片或45°全反镜片，所述通槽(421)的槽口设有防止镜片(422)脱落的抓取沿(423)，所述固定台(41)上开设有固定其与光学平板(1)的连接孔，当进行实验时，泵浦源(7)内的激光二极管发出激光后激光穿过激光晶体，调节所述输出偶合镜(4)的位置使得激光穿过输出偶合镜(4)上的镜片(422)实现最后的输出。

2.根据权利要求1所述的一种激光原理实验平台，其特征在于：所述光学平板(1)上设有用于调试光路的指示光源台(6)，所述指示光源台(6)包括一体设置的座板和指示台(62)，所述座板上开设有用于与光学平板(1)连接的连接孔，所述指示台(62)上开设有通孔，所述通孔内设有光源组(63)，所述光源组(63)贯穿通孔且其一端开设有供光穿出的光阑(631)，另一端设有供导线穿过的连接柱(632)。

3.根据权利要求1所述的一种激光原理实验平台，其特征在于：所述激光发射台(2)上设有夹持所述倍频晶体或激光晶体的夹持支架(3)，所述夹持支架(3)包括固定体(31)和夹紧体(32)，所述夹紧体(32)呈“L”型，所述固定体(31)上开设有缺口，当所述夹紧体(32)的内壁与固定体(31)相贴合后，所述缺口形成四周封闭的置放口(33)，所述激光晶体或倍频晶体放置在夹持支架(3)的置放口(33)内，所述固定体(31)上开设有第一螺纹孔和第二螺纹孔，所述夹紧体(32)上开设有第三螺纹孔和第四螺纹孔，所述夹紧体(32)上设有第一螺栓和第二螺栓，所述第一螺栓穿过第三螺纹孔后穿过第一螺纹孔，所述第二螺栓穿过第四螺纹孔后穿过第二螺纹孔，将夹紧体(32)固定在固定体(31)上；所述固定体(31)与光学平板(1)相贴合的一侧开设有用于连接的螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的一种激光原理实验平台，其特征在于：调节台(42)上设有两片垫片(424)，所述调节螺栓(411)的一端与所述垫片(424)相抵触。

5.根据权利要求1或4所述的一种激光原理实验平台，其特征在于：所述调节台(42)与固定台(41)之间设有连接两者的弹簧(44)和连接球(43)，两个所述弹簧(44)的一端均与固定台(41)连接，另一端均与调节台(42)连接，两个所述弹簧(44)分别靠近两个调节螺栓(411)设置，所述连接球(43)的一端与“L”型的固定台(41)的折角处连接，另一端与调节台(42)连接。

6.根据权利要求1所述的一种激光原理实验平台，其特征在于：所述调节台(42)上开设有螺纹孔，螺纹孔内设有锁紧螺钉(45)，当镜片(422)放置在所述通槽(421)内，所述锁紧螺钉(45)将镜片(422)紧定在通槽(421)内。

7.根据权利要求1所述的一种激光原理实验平台，其特征在于：所述底座(51)上任意一个连接孔与光学平板(1)之间连接有螺栓，当所述底座(51)的一端与光学平板(1)连接后，镜架(5)绕连接点旋转。

8.根据权利要求1所述的一种激光原理实验平台，其特征在于：所述激光发射台(2)、泵浦源(7)以及指示光源台(6)分别与若干根导线的一端相连，所述指示光源台(6)上的导线从连接柱(632)内穿出，所述导线的另一端连接有快插接头端子(8)，导线与所述快插接头端子(8)连接，所述快插接头端子(8)与导线相连接的一端设有扣环(81)，所述扣环(81)包括固定半环(811)和调节半环(812)，所述固定半环(811)与快插接头端子(8)连接，所述调节半环(812)与固定半环(811)通过螺栓连接，当导线从所述扣环(81)中穿过时，所述调节半环(812)和固定半环(811)相互固定并夹紧导线。

9.根据权利要求1或2所述的一种激光原理实验平台，其特征在于：所述镜架(5)、指示光源台(6)、泵浦源(7)和激光发射台(2)的边角处均设有倒角。