CN106684689A - 染料激光器定点波长微调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种染料激光器定点波长微调节装置，包括压电马达控制器和支架组件；所述支架组件包括依次平行设置的腔镜架、调节架和固定架；所述腔镜架纵截面呈C型，其竖直侧壁与调节架固定连接；所述固定架一侧形成安装孔，压电马达控制器设置于安装孔内；固定架未形成安装孔的一侧与调节架之间设置有多根弹簧；所述调节架和固定架的下底面均与正弦调节机构的三角板固定连接。本发明的结构操作方便，调节速度快，有效地减少了原有调节机构长期使用时所带来的累积误差；使得激光器实现了0.07皮米的最小波长调节精度，同时实现了对染料激光器输出波长的高分辨率和高重复性波长的控制。
Description
技术领域
本发明属于一种激光器波长调节装置，具体涉及一种染料激光器定点波长微调节装置。
背景技术
染料激光器是由高功率激光泵浦高速流动的有机染料从而获得另一种激光波长的仪器，它通常由机械结构驱动激光谐振腔中的光学元件进行波长调谐，获得需要的激光波长。染料激光器在许多科学领域得到应用，如激光与原子相互作用研究、光谱研究等。
染料激光振荡器波长的调节机构就是确保染料激光波长精度的关键部分。目前应用的染料激光振荡级是WAVSCAN-3000型激光器，是基于Littman腔型的结构，波长调节使用的是步进电机驱动的高精度电控平移台，平移台的关键部件有精密滚珠丝杠、线形直线导轨等。激光器中波长调节控件使用的是步进电机驱动的高精度电控平移台。
在使用过程中当进行波长调节时，步进电机接受传输来的控制信号，推动正弦机构三角板整体进行转动，安装在直角三角板2上的腔镜3同时转动改变与衍射光栅的夹角，夹角的改变使染料激光器输出激光束的波长改变，这样就实现了波长的控制。
在长期使用中，发现这种结构具有一定的缺陷：1）占地空间大，因为使用电机推动电控平移台进而推动整体组件移动来实现大范围线性扫描。2）因三角板结构负重较大，弹簧拉力的不足导致了平移台与三角板间的弹簧连接经常出现较大的空回，平移台的移动没有带来应有的调节。3）精密滚珠丝杠长期暴露于大气中，丝杠上沉积的浮土等极大地增加了调节阻力，表现为调解步长长短不一。4）长期使用后，调节机构的三角板会处于失调状态，微小的移动都会使得激光器光路改变，有时会出现无光现象。
这些不足带来的直观影响就是进行波长设定以及波长闭环时无法快速、准确地进行波长调节。
同时，在实验室实际使用中，发现这种具有的大范围扫描功能的结构对于试验工作并不实用：首先，实验室的工作条件相对恶劣，空气湿度、环境温度会发生变化，并且由于振动和应力的存在，机械结构等会发生变形，从而导致了平移台与三角板间的连接弹簧拉力不足、丝杠阻尼的不断增加等现象，最终影响了激光器波长调节功能的正常使用。
而且，现有激光器的结构可以实现波长大范围内线性扫描，可在实际实验中，大范围扫描功能几乎不使用。定点波长附近的微小调节功能使用得更加广泛。综合考虑实验大厅的这一应用需求，如何有效地消除调节误差，提高调节精度，是最终实现波长快速准确调节的关键所在。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种染料激光器定点波长微调节装置。
本发明的技术方案是：
一种染料激光器定点波长微调节装置，包括压电马达控制器和支架组件；所述支架组件包括依次平行设置的腔镜架、调节架和固定架；所述腔镜架纵截面呈C型，其竖直侧壁与调节架固定连接；所述固定架一侧形成安装孔，压电马达控制器设置于安装孔内；固定架未形成安装孔的一侧与调节架之间设置有多根弹簧；所述调节架和固定架的下底面均与正弦调节机构的三角板固定连接。
所述安装孔的轴线垂直于腔镜架的竖直侧壁。
所述弹簧处于压缩状态。
所述压电马达控制器的主轴伸出安装孔，且可与调节架接触。
本发明的有益效果是：
本发明对原有激光器的波长调节结构进行了改进，改进后马达最小步长导致的波长调节精度约为0.00007nm。此外，压电马达还可以应用在远程控制中，可以减少操作人员的调节工作量。经过装配与测试，在染料激光振荡级中利用控制器驱动压电马达代替了原有的步进电机驱动高精度电控平移台的调节机构，从而使得激光器实现了0.07皮米的最小波长调节精度，同时实现了对染料激光器输出波长的高分辨率和高重复性波长的控制，有效地减少了原有调节机构长期使用时所带来的累积误差。此外，改进后的结构操作方便，调节速度快。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的分解结构示意图；
图3是安装有本发明的激光器的调节机构示意图。
其中：
1 压电马达控制器 2 支架组件
3 腔镜架 4 调节架
5 固定架 6 安装孔
7 弹簧 8 主轴
9 三角板 10 平移台
11 光栅。
具体实施方式
下面结合说明书附图及实施例对本发明染料激光器定点波长微调节装置进行详细说明：
如图1、2所示，一种染料激光器定点波长微调节装置，包括压电马达控制器1和支架组件2；
所述支架组件2包括依次平行设置的腔镜架3、调节架4和固定架5；
所述腔镜架3纵截面呈C型，其竖直侧壁与调节架4固定连接；
所述固定架5一侧形成安装孔6，压电马达控制器1设置于安装孔6内；固定架5未形成安装孔6的一侧与调节架4之间设置有多根弹簧7；
所述调节架4和固定架5的下底面均与正弦调节机构的三角板9固定连接。
所述安装孔6的轴线垂直于腔镜架3的竖直侧壁。
所述弹簧7处于压缩状态。
所述压电马达控制器1的主轴8伸出安装孔6，且可与调节架4接触。
如图3所示，本发明是基于现有激光器的腔型结构存在“反射镜与光栅的夹角决定了激光出光的波长”，即反射镜的水平调节就可以直接实现波长的调节这一特点而设计的，在WAVSCAN-3000型激光器的基于Littman腔型的结构的基础上进行改进。在现有波长调谐正弦调节机构的三角板上将原有简单镜架替换为本发明“染料激光器定点波长微调节装置”；由于压电马达控制器1的应用，当要求进行小范围波长调节时，可以通过压电马达控制器1调节腔镜架3的角度，实现波长的调节。当要求大范围调节时，仍可以使用原平移台10进行调节。图3中虚线孔内部分为本发明。
本发明在现有波长调谐正弦调节机构的基础上进行了结构改进，将压电马达控制器应用于染料激光振荡级的调节机构上，从而进一步确保了染料激光器输出波长的高分辨率和高重复性的控制要求，有效地减少了原有调节机构长期使用时所带来的累积误差。改进后的结构提高了调节精度，操作更加简便，调节速度加快。
本发明对原有激光器的波长调节结构进行了改进，改进后使用波长计对激光器进行了波长的测量，经过多次实验测量，最终测得的马达最小步长导致的波长调节精度约为0.00007nm。此外，压电马达还可以应用在远程控制中，可以减少操作人员的调节工作量。
目前经过装配与测试，在染料激光振荡级中利用压电马达控制器驱动代替了原有的步进电机驱动高精度电控平移台的调节机构，从而使得激光器实现了0.07皮米的最小波长调节精度，同时实现了对染料激光器输出波长的高分辨率和高重复性波长的控制，有效地减少了原有调节机构长期使用时所带来的累积误差。此外，改进后的结构操作方便，调节速度快。
Claims (4)
1.一种染料激光器定点波长微调节装置，其特征在于：包括压电马达控制器（1）和支架组件（2）；所述支架组件（2）包括依次平行设置的腔镜架（3）、调节架（4）和固定架（5）；所述腔镜架（3）纵截面呈C型，其竖直侧壁与调节架（4）固定连接；所述固定架（5）一侧形成安装孔（6），压电马达控制器（1）设置于安装孔（6）内；固定架（5）未形成安装孔（6）的一侧与调节架（4）之间设置有多根弹簧（7）；所述调节架（4）和固定架（5）的下底面均与正弦调节机构的三角板（9）固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种染料激光器定点波长微调节装置，其特征在于：所述安装孔（6）的轴线垂直于腔镜架（3）的竖直侧壁。
3.根据权利要求1所述的一种染料激光器定点波长微调节装置，其特征在于：所述弹簧（7）处于压缩状态。
4.根据权利要求1所述的一种染料激光器定点波长微调节装置，其特征在于：所述压电马达控制器（1）的主轴（8）伸出安装孔（6），且可与调节架（4）接触。
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