CN106680984B - 一种激光双通道同时输出设备和显微镜 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光双通道同时输出设备和显微镜，所述激光双通道同时输出设备包括，激光器，用于发射激光光束；压电反射器，用于通过其扭转改变激光光束的方向；压电驱动控制器，其与所述压电反射器连接，用于控制所述压电反射器的扭转；第一二向色镜，用于激光光束的反射和透射；光束分束器，用于将经第一二向色镜透射的激光分束为S光和P光；偏振分束立方体，用于改变所述S光和P光的方向；光电检测器，用于检测所述第一二向色镜反射的激光光束的光信号并与预设值比较；反馈控制单元，所述反馈控制单元的输入端与所述光电检测器连接，所述反馈控制单元的输出端与压电驱动控制器连接。

Description

一种激光双通道同时输出设备和显微镜

技术领域

本申请涉及一种高稳定性激光双通道同时输出设备和显微镜。

背景技术

光学显微镜广泛应用于生物学、医学、物理学、化学等领域，作为显微镜必不可少的光源，激光由于单色性好、功率高、使用寿命长等优点备受青睐。目前，商品化市场缺少一种高稳定性的激光输出设备，可以为不同类型的显微镜同时提供光源。

发明内容

为了弥补现有技术的缺陷，本申请提供了一种高稳定性的激光双通道同时输出设备，不仅提高了激光使用率，还可以为两种不同类型的光学显微镜同时提供高稳定性激光。

本申请之一提供了一种激光双通道同时输出设备，其包括，

激光器，用于发射激光光束；

压电反射器，用于通过其扭转改变激光光束的方向；

压电驱动控制器，其与所述压电反射器连接，用于控制所述压电反射器的扭转；

第一二向色镜，用于激光光束的反射和透射；

光束分束器，用于将接收到的经第一二向色镜透射的激光分束为S光和P光，且能够调节所述S光的功率和P光的功率；

偏振分束立方体，用于接收所述S光和P光，并改变所述S光和P光的方向；

光电检测器，用于检测所述第一二向色镜反射的激光光束的光信号并与预设值比较；

反馈控制单元，所述反馈控制单元的输入端与所述光电检测器连接，所述反馈控制单元的输出端与压电驱动控制器连接；

所述反馈控制单元根据所述光电检测器接收到的光信号与预设值的比较结果，向所述压电驱动控制器发送控制信号，以控制所述压电反射器扭转；

当所述光信号与预设值不同时，所述压电驱动控制器控制所述压电反射器扭转，直至光信号与预设值相同时停止扭转；

当所述光信号与预设值相同时，所述压电反射器不发生扭转。

其中大部分激光光束被第一二向色镜透射，而有一小部分激光光束会被反射而损失掉。但是在本申请中，光电检测器利用经第一二向色镜反射的光束来控制光束输出的稳定性。

在一个具体实施方式中，所述的压电反射器可根据反馈信号实时快速扭转。

在一个具体实施方式中，所述光束分束器为液晶延迟器或含有波片的旋转器。

所述的液晶延迟器可根据使用需求手动改变S光和P光分光比，进而改变不同通道的激光功率；进一步优选地，所述的液晶延迟器无需机械调节，由上位机软件控制，保证了系统的高度稳定性。

优选地，所述的液晶延迟器可连续调节S光和P光的输出功率。

在一个具体实施方式中，所述的偏振分束立方体有不同尺寸可选，可根据空间具体大小改变尺寸。

在一个具体实施方式中，所述S光的功率和所述P光的功率独立的最小值为0，所述S光的功率和所述P光的功率独立的最大值为满功率。

在一个具体实施方式中，所述偏振分束立方体镀有增透膜，以使所述光束的功率损失最小化。

在一个具体实施方式中，所述激光器和所述压电反射器具有一一对应的多个。

在一个具体实施方式中，所述激光双通道同时输出设备还包括激光汇集单元，所述激光汇集单元用于将多个激光光束同轴合束以形成合束激光。

在一个具体实施方式中，激光汇集单元包括多个平行排列的第二二向色镜，且所述第二二向色镜的个数与所述激光器的个数相同；从多个激光器发射出的平行的激光光束分别入射至多个所述第二二向色镜，从而将多束平行的激光光束进行同轴合束，其中与所述同轴合束的光的走向方向相反的一端的所述第二二向色镜仅选择性地反射所述平行的激光光束中的一束，而其他所述第二二向色镜在分别选择性地反射其他所述平行的激光光束的同时透射经其他第二二向色镜选择性地反射和/或透射的激光光束。

在一个具体实施方式中，所述激光双通道同时输出设备还包括扩束镜，且所述扩束镜的个数与所述激光器的个数相同；所述扩束镜用于将所述激光光束在经第一二向色镜反射和透射之前进行扩束。

其中所述扩束镜可以设置于所述压电反射器之前，也可以设置在所述压电反射器之后，或者甚至存在多束激光光束时，可以设置在所述激光汇集单元之前或之后。即：可以将激光光束扩束后再改变激光光束的方向，也可以在改变激光光束的方向后再进行激光光束的扩束，或者甚至存在多束激光光束时，可以将多束激光光束合束后再进行激光光束的扩束。

在一个具体实施方式中，所述压电反射器具有纳米级精度的调节旋钮以精确调节光束走向。

在一个具体实施方式中，所述的激光器发射的激光光束经过各个镜片时，保证沿光轴传播，进而减小像差。

本申请之二提供了一种显微镜，其包括如本申请之一所述的激光双通道同时输出设备，以及两个显微镜单元，用于分别接收经所述偏振分束立方体改变方向的所述S光和P光。

本申请能产生的有益效果包括：

1)本申请所提供的所述的液晶延迟器和偏振分束立方体模块实现了激光可双通道同时输出，进而实现两种不同类型的显微镜系统同时共用一套高稳定性激光输出设备。

2)本申请所提供的压电调节闭环反馈模式可以高精度调节光束传播方向，实时高精度校准激光光束漂移，解决光束易漂移的问题，提高系统稳定性。

3)本申请所提供的压电反射器可以纳米级精度改变激光传播方向。

4)本申请所提供的所述的压电反射器和所述的光电检测器高度兼容，响应速度快。

5)本发明提供的高稳定性激光双通道同时输出设备，可为不同类型的两种显微镜系统同时提供激光，大大提高了激光使用率。

6)本发明提供的高稳定性激光双通道同时输出设备，可提供高功率、高稳定性、高单色性、多色激光光源。

附图说明

图1为高稳定性激光双通道同时输出设备的一个实施方案示意图。

图2为高稳定性激光双通道同时输出设备的一个实施方案工作流程图。

图3为高稳定性激光双通道同时输出设备的另一个实施方案示意图。

图4为高稳定性激光双通道同时输出设备的另一个实施方案工作流程图。

附图中的附图标记如下：

10-激光器；12-压电反射器；13-压电驱动控制器；14-扩束镜；16-第二二向色镜；17-第一二向色镜；18-光电检测器；19-反馈控制单元；20-液晶延迟器；22-偏振分束立方体；24-含有波片的旋转器；CH1-第一通道；CH2-第二通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明，但本申请不局限于这些附图和实施例。

实施例1

如图1所示，是本申请高稳定性激光双通道同时输出设备的一个实施方案示意图。不同波长、功率、类型的激光器10平行发射出的激光分别依次经过一一对应的压电反射器12、扩束镜14和第二二向色镜16合束后同轴输出；第一二向色镜17接收经二向色镜16合束多色激光后，经第一二向色镜17透射的激光经液晶延迟器20分束为不同方向的S光和P光输出，尽管激光由于相位差分成S光和P光两束激光，但是整体激光的功率和方向并未发生改变，因此再经过偏振分束立方体22分光，S光和P光分成两个方向输出进入第一通道CH1和第二通道CH2。S光和P光分光比可根据上位机软件更改。

其中，压电驱动控制器13与压电反射器12连接，用于控制压电反射器12的扭转。

反馈控制单元19的输入端与光电检测器18连接，反馈控制单元19的输出端与压电驱动控制器13连接。当光束发生漂移时，压电反射器12、光电检测器18、反馈控制单元19和压电驱动控制器13组成的闭环反馈系统，会精确校准漂移光束。并且多个激光器10和多个压电反射器12一一对应，可以保证每束激光均能够被校准。

光电检测器18接收经第一二向色镜17反射的激光，将经第一二向色镜17反射的激光光束的光信号与预设值比较。反馈控制单元19根据所述光电检测器18对接收到的光信号与预设值的比较结果，向压电驱动控制器13发送控制信号，以实现控制压电反射器12扭转。

当光电检测器18接收到的光信号与预设值不同时，压电驱动控制器13控制压电反射器12发生扭转，直至光电检测器18接收到的光信号与预设值相同为止。

当光电检测器18接收到的光信号与预设值相同时，压电反射器12不发生扭转。

压电反射器12可根据反馈信号实时快速扭转。

液晶延迟器20无需机械调节，由上位机软件控制S光和P光分光比，保证了系统的高度稳定性。另外，液晶延迟器20可连续调节S光和P光的输出功率。

偏振分束立方体22有不同尺寸可选，可根据空间具体大小改变尺寸。

所述S光的功率和P光的功率独立的最小值为0，所述S光的功率和P光的功率独立的最大值为满功率。

偏振分束立方体22镀有增透膜，以使光束的功率损失最小化。

图2为如图1所示的高稳定性激光双通道同时输出设备的工作流程图。不同激光器10输出的激光扩束后耦合成多色合束激光同轴输出，合束激光经过液晶延迟器20和偏振分束立方体22后分成不同方向的两束光，再分别为不同类型的显微镜CH1和CH2提供激发光。合束激光的一部分会经由光电检测器18检测，若光束发生漂移，会通过反馈控制单元19及压电驱动控制器13使压电反射器12扭转直至光电检测器18检测到的光束与预设值相同为止，进而保证光束零漂移。

实施例2

如图3所示，是本申请另一种高稳定性激光双通道同时输出设备，其中液晶延迟器20由含有波片的旋转器24替代，旋转器带动波片旋转，进而改变光束的S光和P光分光比。

图2为如图3所示的高稳定性激光双通道同时输出设备的工作流程图。除上述描述外，其余部分均与实施例1相同，在此不做赘述。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种激光双通道同时输出设备，其包括激光器，用于发射激光光束，其特征在于，还包括：

压电反射器，用于通过其扭转改变激光光束的方向；

压电驱动控制器，其与所述压电反射器连接，用于控制所述压电反射器的扭转；

第一二向色镜，用于激光光束的反射和透射；

光束分束器，用于将接收到的经第一二向色镜透射的激光分束为S光和P光，且能够调节所述S光的功率和P光的功率；

偏振分束立方体，用于接收所述S光和P光，并改变所述S光和P光的方向；

光电检测器，用于检测所述第一二向色镜反射的激光光束的光信号并与预设值比较；

反馈控制单元，所述反馈控制单元的输入端与所述光电检测器连接，所述反馈控制单元的输出端与压电驱动控制器连接；

所述反馈控制单元根据所述光电检测器接收到的光信号与预设值的比较结果，向所述压电驱动控制器发送控制信号，以控制所述压电反射器扭转；

当所述光信号与预设值不同时，所述压电驱动控制器控制所述压电反射器扭转，直至光信号与预设值相同时停止扭转；

当所述光信号与预设值相同时，所述压电反射器不发生扭转。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光束分束器为液晶延迟器或含有波片的旋转器。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述S光的功率和所述P光的功率独立的最小值为0，所述S光的功率和所述P光的功率独立的最大值为满功率。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述偏振分束立方体镀有增透膜，以使所述光束的功率损失最小化。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述激光器和所述压电反射器具有一一对应的多个。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述激光双通道同时输出设备还包括激光汇集单元，所述激光汇集单元用于将多个激光光束同轴合束以形成合束激光。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，激光汇集单元包括多个平行排列的第二二向色镜，且所述第二二向色镜的个数与所述激光器的个数相同；

从多个激光器发射出的平行的激光光束分别入射至多个所述第二二向色镜，从而将多束平行的激光光束进行同轴合束，其中与所述同轴合束的光的走向方向相反的一端的所述第二二向色镜仅选择性地反射所述平行的激光光束中的一束，而其他所述第二二向色镜在分别选择性地反射其他所述平行的激光光束的同时透射经其他第二二向色镜选择性地反射和/或透射的激光光束。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述激光双通道同时输出设备还包括扩束镜，且所述扩束镜的个数与所述激光器的个数相同；

所述扩束镜用于将所述激光光束在经第一二向色镜反射和透射之前进行扩束。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述压电反射器具有纳米级精度的调节旋钮以精确调节光束走向。

10.一种显微镜，其包括如权利要求1至9中任一项所述的激光双通道同时输出设备，以及两个显微镜单元，用于分别接收经所述偏振分束立方体改变方向的所述S光和P光。