CN107272125A - 一种基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置，包括基准板，左侧固定板、右侧固定板；在左侧固定板的下部设有第一安装孔、上部设有第二安装孔，第一安装孔的轴线与水平线相交；一光纤法兰配合连接在第一安装孔内，一入射光纤装在光纤法兰的中心；一光电探测器配合连接在第二安装孔内；在右侧固定板的中心部位设有断面呈V形的圆锥面，在该圆锥面的尖角处设有磁块安装孔，一镜座的右侧与右侧固定板中心部位的圆锥面紧贴，并通过磁块连接；一柱面反射镜固定连接在镜座左侧面上；多个水平位移调制件与镜座右侧面接触。其能够在不改变各元件所在光路的空间位置坐标的前提下，快速调整光学元件之间的三维空间关系，实现光路的精密对准。

Description

一种基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置

技术领域

本发明涉及光纤信号解调仪，具体涉及一种基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置。

背景技术

光纤信号解调仪、光谱仪，特别是非空间分光的现代光谱仪、光路的对准往往由于光路不可见、光信号非常弱、数值孔径，尤其是仪器的微、小型空间限制，快速调整光学元件如柱面反射镜或球面光栅与其他光学元件间的三维空间关系，不改变该元件所在光路空间的座标，精确地将入射光投射到其他光学元件（如光电探测器阵列），一直是一个难题。

为了实现对准，传统的光学机械结构往往采用五维光学调整架，如CN102798954A公开的“一种五维调整架”。通过调整平行光轴的三个螺钉中的其中二个螺钉，改变需调整元件与其他光学元件间的三维空间关系并保持元件所在光路空间的坐标实现光学对准。具体说这种结构主要由一个装光学元件的动板、一固定板、顶端带球体的联结在固定板上的三个螺钉、连接动板与固定板的一组拉簧、加上二维平面运动机构等主要构件组成。装配特点是动板、顶端带球体的螺钉、固定板依次接触，动板靠一组弹簧的拉力压紧在固定板，固定板与动板与其他零件共同构成二维平面运动机构。当调整平行光轴的三个螺钉之中的其中二个螺钉动板与固定板的空间角度得到调整，并同时调整动板的位置坐标实现光路对准。 因此 ，五维光学调整架原理光学机械结构光路对准装置，结构复杂、体积大、连接环节多，更严重的是不能将光学元件的焦距与动板的回转中心对正，无法将光线焦点投射到如光电探测器阵列，实现光路的对准，要对准往往还需要改变坐标才能实现，当然也不适和微小空间的仪器采用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置，其能够在不改变各元件所在光路的空间位置坐标的前提下，快速调整光学元件之间的三维空间关系，实现光路的精密对准，特别适用于微小空间的仪器。

本发明所述的一种基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置，包括平直的基准板，一左侧固定板垂直连接在所述基准板的左边，一右侧固定板垂直连接在所述基准板的右边，其特征是：

在所述左侧固定板的下部设有第一安装孔、上部设有第二安装孔，所述第一安装孔的轴线与位于第一安装孔、第二安装孔之间的水平线相交且夹角为α；

一光纤法兰配合连接在所述第一安装孔内，一入射光纤装在所述光纤法兰的中心，该入射光纤的轴线与所述第一安装孔的轴线重合；

一光电探测器配合连接在所述第二安装孔内，所述射光纤的轴线的镜像投影的端部正好落在该光电探测器的光敏面上；

在所述右侧固定板的中心部位设有断面呈V形的圆锥面，该圆锥形面的轴线与水平线重合，在该圆锥面的尖角处设有磁块安装孔，在靠近所述圆锥面边缘的圆周上等距离设有多个精密螺钉孔；

一高磁通永磁体磁块与所述磁块安装孔配合；

一镜座的左侧为竖直面右侧为圆弧面，所述镜座右侧的圆弧面与所述右侧固定板中心部位的圆锥面紧贴，并通过所述高磁通永磁体磁块与所述右侧固定板连接；

一柱面反射镜固定连接在所述镜座左侧的竖直面上，该柱面反射镜的中心与第一安装孔的轴线和所述水平线的交点重合；

多个水平位移调制件与所述多个精密螺钉孔一一对应配合，并与所述镜座右侧的圆弧面接触。

进一步，所述右侧固定板垂直连接在所述基准板的右边，并与所述基准板为一整体，呈反“L”形。

进一步，所述第一安装孔为斜孔。

进一步，所述光纤法兰用螺钉连接在左侧固定板上。

进一步，所述光电探测器为可编程微镜阵列发。

进一步，所述柱面反射镜为一凹光栅或一凹面镜。

进一步，所述水平位移调制件为精密螺钉。

进一步，所述水平位移调制件采用电致伸缩材料制作。

本发明取得的有益技术效果：

（1）由于应用了磁连接的思路，不用弹簧与螺钉实现了运动副的简单连接，同时还能实现较大范围的空间角度调整，大大简化了结构，提高了可靠性，为微小型光路系统缩小结构空间提供了一种形式；

（2）由于将五维光学调整架动板变形为镜座，使镜座柱面或球面半径与光学元件的焦距相近，从而在于快速调整光学元件如柱面反射镜、凹面光栅在光路中的空间角度，实现光路中反射焦点精密对准，消除了五维调整架实现光路空间角度调整带来的坐标改变，因此没有相应的三坐标位移机构，结构更简单；

（3）采用在右侧固定板上均布两个或三个精密水平位移调整件，调整水平位移调整件水平位移，精密调整光学元件间二维或三维空间角度。更重要的是采用电致伸缩材料制作水平位移调整件，可利用光电探测器对反射焦点成像构成传感器，电致伸缩位移调整器为执行器，调整电致伸缩位移调整器的驱动电压，实现自动对准，进而实现对准的闭环控制。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的右视图（设有两个精密螺钉孔）；

图3是图1的右视图（设有三个精密螺钉孔）；

图4是本发明的定位架结构示意图。

图中：1-基准板，2-左侧固定板，21-第一安装孔，22-光第二安装孔；

3-右侧固定板，30-磁块安装孔，31-圆锥面，32-精密螺钉孔；

4-光纤法兰，5-入射光纤，6-光电探测器，7-高磁通永磁体磁块，8-镜座，9-柱面反射镜（球面光栅），10-水平位移调制件。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明做详细的描述。

实施例一：参见图1、图2和图4所示的一种基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置，包括平直的基准板1（即仪器的基准面），一左侧固定板2垂直连接在所述基准板的左边，一右侧固定板3垂直连接在所述基准板的右边，其突出的实质性特点是：

在所述左侧固定板2的下部设有第一安装孔21、上部设有第二安装孔22，所述第一安装孔21的轴线与位于第一安装孔、第二安装孔之间的水平线相交且夹角为α；

一光纤法兰4配合连接在所述第一安装孔21内，一入射光纤5装在所述光纤法兰的中心，该入射光纤的轴线与所述第一安装孔21的轴线重合；

一光电探测器6配合连接在所述第二安装孔22内，所述射光纤5的轴线的镜像投影正好与光电探测器的的轴线重合，端部落在该光电探测器6的光敏面上；

在所述右侧固定板3的中心部位设有断面呈V形的圆锥面31，该圆锥形面的轴线与水平线重合，在该圆锥面的尖角处设有磁块安装孔30，在靠近所述圆锥面31边缘的圆周上等距离设有多个（本例为两个）精密螺钉孔32；

一高磁通永磁体磁块7与所述磁块安装孔30配合；

一镜座8的左侧为竖直面右侧为圆弧面，所述镜座8右侧的圆弧面与所述右侧固定板3中心部位的圆锥面31紧贴，并通过所述高磁通磁块7与所述右侧固定板3连接；

一柱面反射镜9固定连接在所述镜座8左侧的竖直面上，该柱面反射镜的中心与第一安装孔21的轴线和所述水平线的交点重合；

两个水平位移调制件10与所述两个精密螺钉孔32一一对应配合，并与所述镜座8右侧的圆弧面接触。当入射光纤5射入的光投射到柱面反射镜9时，通过调整两个上下对称于水平中心线布置的水平位移调制件10能够精密的投射到光电探测器6，实现信号的输出。

所述右侧固定板3垂直连接在所述基准板1的右边，并与所述基准板为一整体，呈反“L”形。

所述第一安装孔21为斜孔。

所述光纤法兰4用螺钉连接在左侧固定板2上。

所述光电探测器6为可编程微镜阵列发。

所述柱面反射镜9为一凹面镜。

所述水平位移调制件10为精密螺钉。

所述水平位移调制件10采用电致伸缩材料制作。

实施例二：参见图1、图3和图4所示的一种基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置，在靠近所述圆锥面31边缘的圆周上等距离设有三精密螺钉孔32，三个水平位移调制件10与所述三个精密螺钉孔32一一对应配合。所述柱面反射镜9为一凹光栅。其余结构与实施例一相同。

本发明具体实现是，将五维光学调整架动板与球体变形为镜座，使镜座球面半径与光学元件的焦距相近，磁体分别嵌入镜座体内与具有V形圆锥孔形状的固定板锥顶体内，靠磁体连接镜座与固定板，固定板上与磁块对称的均布置有三个精密螺孔并装入螺钉，微调螺钉就能实现精确对准光路的目的，本发明实现了调整光路中精密调整光学元件间三维空间角度，不改变该元件所在光路空间坐标的光学机械装置的结构，提高了机构的可靠性，大大减小了装置的空间，提高了光路调整精度，降低了精密调整的难度。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (8)

1.一种基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置，包括平直的基准板（1），一左侧固定板（2）垂直连接在所述基准板的左边，一右侧固定板（3）垂直连接在所述基准板的右边，其特征是：

在所述左侧固定板（2）的下部设有第一安装孔（21）、上部设有第二安装孔（22），所述第一安装孔（21）的轴线与位于第一安装孔、第二安装孔之间的水平线相交且夹角为α；

一光纤法兰（4）配合连接在所述第一安装孔（21）内，一入射光纤（5）装在所述光纤法兰的中心，该入射光纤的轴线与所述第一安装孔（21）的轴线重合；

一光电探测器（6）配合连接在所述第二安装孔（22）内，所述射光纤（5）的轴线的镜像投影的端部正好落在该光电探测器（6）的光敏面上；

在所述右侧固定板（3）的中心部位设有断面呈V形的圆锥面（31），该圆锥形面的轴线与水平线重合，在该圆锥面的尖角处设有磁块安装孔（30），在靠近所述圆锥面（31）边缘的圆周上等距离设有多个精密螺钉孔（32）；

一高磁通磁块（7）与所述磁块安装孔（30）配合；

一镜座（8）的左侧为竖直面右侧为圆弧面，所述镜座（8）右侧的圆弧面与所述右侧固定板（3）中心部位的圆锥面（31）紧贴，并通过所述高磁通磁块（7）与所述右侧固定板（3）连接；

一柱面反射镜（9）固定连接在所述镜座（8）左侧的竖直面上，该柱面反射镜的中心与第一安装孔（21）的轴线和所述水平线的交点重合；

多个水平位移调制件（10）与所述多个精密螺钉孔（32）一一对应配合，并与所述镜座（8）右侧的圆弧面接触。

2.根据权利要求1所述的基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置，其特征是：所述右侧固定板（3）垂直连接在所述基准板（1）的右边，并与所述基准板为一整体，呈反“L”形。

3.根据权利要求1所述的基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置，其特征是：所述第一安装孔（21）为斜孔。

4.根据权利要求1所述的基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置，其特征是：所述光纤法兰（4）用螺钉连接在左侧固定板（2）上。

5.根据权利要求1所述的基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置，其特征是：所述光电探测器（6）为可编程微镜阵列。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置，其特征是：所述柱面反射镜（9）为一凹光栅或一凹面镜。

7.根据权利要求6所述的基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置，其特征是：所述水平位移调制件（10）为精密螺钉。

8.根据权利要求7所述的基于磁连接的光路精密对准的光学机械调整装置，其特征是：所述水平位移调整件（10）采用电致伸缩材料制作。