CN109698463A - 一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器，包括波长调谐光腔以及设置于波长调谐光腔内的激光器二极管、激光凸透镜、光栅、平面镜、输出镜、扩束望远镜、调谐旋转轴；所述激光器二极管，用于生成激光并输出激光。本发明中的波长可调谐激光器，通过在光栅的零级输出一侧增加一个垂直于光栅的平面镜，激光通过光栅的零级衍射经平面镜反射后平行于光轴输出，采用了这种结构效果很好，可以确保输出的光束位置不变，解决了以往的技术中给激光束的测量分析及应用所造成的麻烦，而且光栅旋转易于调节，便于激光通过调节光栅的转动来调谐波长。

Description

一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器
技术领域
本发明涉及电子光学技术领域，尤其涉及一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器。
背景技术
当前，在电子光学分析系统中所提供的波长可调谐激光器，可以根据需要进行光波长的改变，是通过改变注入电流，使发光材料的折射率发射改变，从而在一定范围内改变和控制激光器的输出波长，其主要考虑的性能指标是波长调谐速度和波长调谐范围。
实现激光波长调谐的原理大致有三种。大多数可调谐激光器都使用具有宽的荧光谱线的工作物质。第一种是通过某些元件(如转动调节光栅)改变谐振腔低损耗区所对应的波长来改变激光的波长。第二种是通过改变某些外界参数(如磁场、温度等)使激光跃迁的能级移动。第三种是利用非线性效应实现波长的变换和调谐(见非线性光学、受激喇曼散射、光二倍频，光参量振荡)。
目前，激光器中用光栅作为波长选择器具有色散大、线性好的优点。一般使用一级振荡的自准直方式。由于光栅的损耗较大，所以用于低增益的激光器时，要采用光栅的零级衍射(即通过光栅衍射装置分光后,拥有能量最大的波段就是零级)作拙合输出，但零级的方向随光栅转动而不断变化。当前的电子光学分析系统技术中也曾经介绍过光栅的各种藕合方式，可使零级输出的方向保持不变，但光束的位置要移动，这就给激光束的测量分析及应用造成了麻烦。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器。
本发明提出的一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器，包括波长调谐光腔以及设置于波长调谐光腔内的激光器二极管、激光凸透镜、光栅、平面镜、输出镜、扩束望远镜、调谐旋转轴；
所述激光器二极管，用于生成激光并输出激光；
所述激光凸透镜，用于将激光器二极管所输出的激光进行透射聚焦并传输至光栅；
所述光栅的旋转调谐，用于改变所接受到的激光的波长，并使得激光通过光栅衍射至平面镜上；
所述平面镜，用于将激光进行反射至输出镜；
所述输出镜，用于输出激光并通过扩束望远镜将激光进行扩大光束，并将扩束后的激光进行输出；
所述平面镜与光栅零级输出一侧的平面相互垂直，且平面镜和光栅的交线与调谐旋转轴重合；
所述平面镜与光栅的交线处设有旋转调节机构，所述旋转调节机构包括固定套接在调谐旋转轴上的旋转轴套接柱，且平面镜与光栅交线处的端面分别与旋转轴套接柱固定连接；所述旋转轴套接柱的一端设有旋转轴转动支架，所述调谐旋转轴的一端转动贯穿旋转轴转动支架并延伸至旋转轴转动支架的外侧，且固定套接有旋转齿轮，所述旋转齿轮的一侧传动啮合有驱动柱，所述驱动柱的底端固定安装有滑动座，且滑动座的一侧滑动安装在旋转轴转动支架的一侧，位于滑动座下侧的旋转轴转动支架上固定安装有电动伸缩杆，且电动伸缩杆的输出端与滑动座的底部固定连接。
优选的，所述驱动柱靠近旋转齿轮的一侧设有齿轮槽，所述驱动柱通过齿轮槽与转齿轮进行啮合传动连接。
优选的，所述滑动座靠近旋转轴转动支架的一侧固定连接有滑动块，所述旋转轴转动支架的一侧设有滑动槽，且滑动块滑动安装在滑动槽内。
优选的，所述电动伸缩杆的底端固定设有T形安装块，且电动伸缩杆通过T形安装块安装固定在旋转轴转动支架的一侧底部。
优选的，所述旋转轴转动支架上设有转动孔，所述调谐旋转轴转动贯穿于转动孔。
优选的，所述调谐旋转轴上设有多个限位滚珠槽，且多个限位滚珠槽环形均匀排布于调谐旋转轴的圆周上，多个限位滚珠槽内分别滚动安装有限位滚珠，所述转动孔的圆周内壁上设有环形槽，且限位滚珠的一侧活动延伸至环形槽内并与环形槽的内壁滑动连接。
优选的，所述限位滚珠与限位滚珠槽的内壁滑动连接。
优选的，所述旋转轴套接柱上设有套接孔，所述套接孔沿旋转轴套接柱的长度方向设置，所述旋转轴套接柱通过套接孔固定套接在调谐旋转轴上。
优选的，所述激光器二极管经过激光凸透镜所输出的激光光轴与平面镜所反射后的激光光轴相互平行。
本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过在光栅的零级输出一侧增加一个平面镜，它和光栅平面垂直，同时它们的交线与光栅转轴重合，激光通过光栅的零级衍射经平面镜反射后平行于光轴输出，这样，当光栅转动时，激光经过光栅衍射后的零级输出的位置及方向保持不变，在激光器上采用了这种结构效果很好，可以确保输出的光束位置不变，解决了以往的技术中给激光束的测量分析及应用所造成的麻烦。
2、本发明中，利用电动伸缩杆输出端的伸缩，可以带动滑动座以及驱动柱上下移动，驱动柱移动时还通过驱动柱上的齿轮槽带动旋转齿轮旋转，进而带动调谐旋转轴转动，最终调谐旋转轴又通过旋转轴套接柱带动光栅以及平面镜进行旋转，光栅转动后随即调谐激光波长，且结构简单，易于旋转调节。
3、本发明中，通过设置限位滚珠，限位滚珠可以起到限位调谐旋转轴的作用，而且通过设置限位滚珠，减少了调谐旋转轴转动时与转动孔内壁的摩擦力，有利于确保调谐旋转轴顺利进行转动，以便调谐激光波长。
综上所述，该波长可调谐激光器，通过在光栅的零级输出一侧增加一个垂直的平面镜，激光通过光栅的零级衍射经平面镜反射后平行于光轴输出，采用了这种结构效果很好，可以确保输出的光束位置不变，解决了以往的技术中给激光束的测量分析及应用所造成的麻烦，而且光栅的旋转易于调节，便于激光通过光栅的转动来调谐波长。
附图说明
图1为本发明的电子光学分析系统中波长可调谐激光器的一个实施例的原理示意图；
图2为本发明中光栅、平面镜、调谐旋转轴以及旋转轴套接柱之间的连接结构示意图；
图3为本发明中旋转调节机构的具体结构示意图；
图4为本发明中调谐旋转轴与旋转轴转动支架的剖面结构示意图；
图5为本发明中驱动柱、齿轮槽、旋转齿轮以及调谐旋转轴之间的连接结构示意图。
图中：1激光器二极管、2激光凸透镜、3光栅、4平面镜、5输出镜、6扩束望远镜、7调谐旋转轴、701旋转轴套接柱、702旋转轴转动支架、703套接孔、704滑动座、705驱动柱、706齿轮槽、707旋转齿轮、708滑动块、709电动伸缩杆、710转动孔、711限位滚珠槽、712限位滚珠、713环形槽、714滑动槽。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例
参考图1-5，本实施例中提出了一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器，包括波长调谐光腔以及设置于波长调谐光腔内的激光器二极管1、激光凸透镜2、光栅3、平面镜4、输出镜5、扩束望远镜6、调谐旋转轴7；
激光器二极管1，用于生成激光并输出激光；
激光凸透镜2，用于将激光器二极管1所输出的激光进行透射聚焦并传输至光栅3；
光栅3的旋转调谐，用于改变所接受到的激光的波长，并使得激光通过光栅3衍射至平面镜4上；
平面镜4，用于将激光进行反射至输出镜5；
输出镜5，用于输出激光并通过扩束望远镜6将激光进行扩大光束，并将扩束后的激光进行输出；
平面镜4与光栅3零级输出一侧的平面相互垂直，且平面镜4和光栅3的交线与调谐旋转轴7重合；
平面镜4与光栅3的交线处设有旋转调节机构，旋转调节机构包括固定套接在调谐旋转轴7上的旋转轴套接柱701，且平面镜4与光栅3交线处的端面分别与旋转轴套接柱701固定连接；旋转轴套接柱701的一端设有旋转轴转动支架702，调谐旋转轴7的一端转动贯穿旋转轴转动支架702并延伸至旋转轴转动支架702的外侧，且固定套接有旋转齿轮707，旋转齿轮707的一侧传动啮合有驱动柱705，驱动柱705的底端固定安装有滑动座704，且滑动座704的一侧滑动安装在旋转轴转动支架702的一侧，位于滑动座704下侧的旋转轴转动支架702上固定安装有电动伸缩杆709，且电动伸缩杆709的输出端与滑动座704的底部固定连接；该波长可调谐激光器，通过在光栅3的零级输出一侧增加一个垂直的平面镜4，激光通过光栅3的零级衍射经平面镜4反射后平行于光轴输出，采用了这种结构效果很好，可以确保输出的光束位置不变，解决了以往的技术中给激光束的测量分析及应用所造成的麻烦，而且光栅3旋转易于调节，便于激光通过光栅3的转动来调谐波长。
具体地，驱动柱705靠近旋转齿轮707的一侧设有齿轮槽706，驱动柱705通过齿轮槽706与转齿轮707进行啮合传动连接；滑动座704靠近旋转轴转动支架702的一侧固定连接有滑动块708，旋转轴转动支架702的一侧设有滑动槽714，且滑动块708滑动安装在滑动槽714内；电动伸缩杆709的底端固定设有T形安装块，且电动伸缩杆709通过T形安装块安装固定在旋转轴转动支架702的一侧底部。
具体地，旋转轴转动支架702上设有转动孔710，调谐旋转轴7贯穿转动孔710并与转动孔710的内壁转动连接；调谐旋转轴7上设有多个限位滚珠槽711，且多个限位滚珠槽711环形均匀排布于调谐旋转轴7的圆周上，多个限位滚珠槽711内分别滚动安装有限位滚珠712，转动孔710的圆周内壁上设有环形槽713，且限位滚珠712的一侧活动延伸至环形槽713内并与环形槽713的内壁滑动连接；限位滚珠712与限位滚珠槽711的内壁滑动连接。
具体地，旋转轴套接柱701上设有套接孔703，套接孔703沿旋转轴套接柱701的长度方向设置，旋转轴套接柱701通过套接孔703固定套接在调谐旋转轴7上。
更进一步具体地，激光器二极管1经过激光凸透镜2所输出的激光光轴与平面镜4所反射后的激光光轴相互平行。
本实施例中，通过在光栅3的零级输出一侧增加一个平面镜4，它和光栅3平面垂直，同时它们的交线与光栅3的调谐旋转轴7重合，激光经过光栅3的零级衍射经平面镜4反射后平行于光轴输出，这样，当光栅3转动时，激光经过光栅3衍射后的零级输出的位置及方向保持不变，在激光器上采用了这种结构效果很好，激光器输出可以从激光波长(2.8u左右)调节到激光波长(3.8u左右)，同时输出的光束位置不变，解决了以往的技术中给激光束的测量分析及应用所造成的麻烦。
本实施例中，当需要对光栅3进行转动来调谐激光波长时，利用电动伸缩杆709输出端的伸缩，可以带动滑动座704以及驱动柱705上下移动，驱动柱705移动时还通过驱动柱705上的齿轮槽706带动旋转齿轮707旋转，进而带动调谐旋转轴7转动，最终调谐旋转轴7又通过旋转轴套接柱701带动光栅3以及平面镜4进行旋转，随后光栅3转动时调谐激光波长，且旋转调节机构简单，易于旋转调节。
本实施例中，当调谐旋转轴7在与旋转轴转动支架702上的转动孔710进行转动时，限位滚珠712可以起到限位调谐旋转轴7的作用，而且通过设置限位滚珠712，减少了调谐旋转轴7转动时与转动孔710内壁的摩擦力，有利于确保调谐旋转轴7转动的顺利进行。
综上所述，该波长可调谐激光器，通过在光栅3的零级输出一侧增加一个垂直的平面镜4，激光通过光栅3的零级衍射经平面镜4反射后平行于光轴输出，采用了这种结构效果很好，可以确保输出的光束位置不变，解决了以往的技术中给激光束的测量分析及应用所造成的麻烦，而且光栅3旋转易于调节，便于激光通过光栅3的转动来调谐波长。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器，其特征在于，包括波长调谐光腔以及设置于波长调谐光腔内的激光器二极管(1)、激光凸透镜(2)、光栅(3)、平面镜(4)、输出镜(5)、扩束望远镜(6)、调谐旋转轴(7)；
所述激光器二极管(1)，用于生成激光并输出激光；
所述激光凸透镜(2)，用于将激光器二极管(1)所输出的激光进行透射聚焦并传输至光栅(3)；
所述光栅(3)的旋转调谐，用于改变所接受到的激光的波长，并使得激光通过光栅(3)衍射至平面镜(4)上；
所述平面镜(4)，用于将激光进行反射至输出镜(5)；
所述输出镜(5)，用于输出激光并通过扩束望远镜(6)将激光进行扩大光束，并将扩束后的激光进行输出；
所述平面镜(4)与光栅(3)零级输出一侧的平面相互垂直，且平面镜(4)和光栅(3)的交线与调谐旋转轴(7)重合；
所述平面镜(4)与光栅(3)的交线处设有旋转调节机构，所述旋转调节机构包括固定套接在调谐旋转轴(7)上的旋转轴套接柱(701)，且平面镜(4)与光栅(3)交线处的端面分别与旋转轴套接柱(701)固定连接；所述旋转轴套接柱(701)的一端设有旋转轴转动支架(702)，所述调谐旋转轴(7)的一端转动贯穿旋转轴转动支架(702)并延伸至旋转轴转动支架(702)的外侧，且固定套接有旋转齿轮(707)，所述旋转齿轮(707)的一侧传动啮合有驱动柱(705)，所述驱动柱(705)的底端固定安装有滑动座(704)，且滑动座(704)的一侧滑动安装在旋转轴转动支架(702)的一侧，位于滑动座(704)下侧的旋转轴转动支架(702)上固定安装有电动伸缩杆(709)，且电动伸缩杆(709)的输出端与滑动座(704)的底部固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器，其特征在于，所述驱动柱(705)靠近旋转齿轮(707)的一侧设有齿轮槽(706)，所述驱动柱(705)通过齿轮槽(706)与转齿轮(707)进行啮合传动连接。
3.根据权利要求1所述的一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器，其特征在于，所述滑动座(704)靠近旋转轴转动支架(702)的一侧固定连接有滑动块(708)，所述旋转轴转动支架(702)的一侧设有滑动槽(714)，且滑动块(708)滑动安装在滑动槽(714)内。
4.根据权利要求1所述的一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器，其特征在于，所述电动伸缩杆(709)的底端固定设有T形安装块，且电动伸缩杆(709)通过T形安装块安装固定在旋转轴转动支架(702)的一侧底部。
5.根据权利要求1所述的一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器，其特征在于，所述旋转轴转动支架(702)上设有转动孔(710)，所述调谐旋转轴(7)转动贯穿于转动孔(710)。
6.根据权利要求1或5所述的一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器，其特征在于，所述调谐旋转轴(7)上设有多个限位滚珠槽(711)，且多个限位滚珠槽(711)环形均匀排布于调谐旋转轴(7)的圆周上，多个限位滚珠槽(711)内分别滚动安装有限位滚珠(712)，所述转动孔(710)的圆周内壁上设有环形槽(713)，且限位滚珠(712)的一侧活动延伸至环形槽(713)内并与环形槽(713)的内壁滑动连接。
7.根据权利要求6所述的一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器，其特征在于，所述限位滚珠(712)与限位滚珠槽(711)的内壁滑动连接。
8.根据权利要求1所述的一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器，其特征在于，所述旋转轴套接柱(701)上设有套接孔(703)，所述套接孔(703)沿旋转轴套接柱(701)的长度方向设置，所述旋转轴套接柱(701)通过套接孔(703)固定套接在调谐旋转轴(7)上。
9.根据权利要求1所述的一种电子光学分析系统提供有波长可调谐激光器，其特征在于，所述激光器二极管(1)经过激光凸透镜(2)所输出的激光光轴与平面镜(4)所反射后的激光光轴相互平行。
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