CN109702330B - 一种激光入射角调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光入射角调节装置，包括光束整形器、定向转换光路系统和调平工作台。所述光束整形器由微透镜或透镜阵列组成，可以实现激光光束的匀化、阔束、准直等功能。所述定向转换光路系统由至少三面反射镜、可调光学支架、电动旋转平台、目标中心定位孔和系统支撑架和组成。三面反射镜依次排列，由电动旋转平台驱动共同旋转。本发明实现了在激光器和靶目标都不能移动的情况下，控制激光束在一定周期内按照一定角度规律持续作用于某一设定目标，具有体积小，结构简单，安全稳定，成本低等特点。

Description

一种激光入射角调节装置

技术领域

本发明属于激光技术及应用领域，具体涉及一种激光光路调节装置。

背景技术

利用高功率激光束进行工业生产或实验室研究时，需要控制激光束，使其按照预定的移动方式作用于目标上。通常如图2所示可以通过光纤和机械臂达到上述目的。将激光器输出光束传入光纤，再将光纤的输出端固定在机械手上，通过机械臂可以控制激光束的方向。但是，部分中红外气体激光器，不适宜光纤传输。此外，机械臂也存在价格昂贵、占用空间大等缺点。

发明内容

针对现有技术的不足本发明提供了一种结构简单、成本低、稳定可靠的激光光路调节装置。

本发明的解决技术方案为：

一种激光入射角调节装置，包括光束整形器、定向转换光路系统和调平工作台；

上述光束整形器和定向转换光路系统固定在调平工作台上；

上述定向转换光路系统包括电动旋转平台及沿光路依次设置的至少三组反射镜组件；每组反射镜组件均包括反射镜及用于固定反射镜与调节反射镜角度的可调光学支架；相邻两个可调光学支架刚性连接；其中一组反射镜组件的可调光学支架与电动旋转平台的转子相连；

激光器发射的激光束依次经过光束整形器与定向转换光路系统中的各反射镜，照射在靶目标上；

进一步地，为使激光光束匀化、准直，上述光束整形器由微透镜或透镜阵列组成；

进一步地，上述定向转换光路系统还包括位于最后一个反射镜出射光路中的目标中心定位孔；上述目标中心定位孔位置与所述电动旋转平台的中心轴线保持一致；

进一步地，上述反射镜组件为四组，沿光路依次为第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜及第四反射镜，各反射镜与调平工作台均呈45°夹角；

进一步地，第二反射镜与所述电动旋转平台的转子连接。

进一步地，所述的调平工作台与水平面平行。

进一步地，还包括固定在调平工作台上的部件支撑框架，各反射镜可调光学支架固定在部件支撑框架上。

本发明的优点在于：

该激光入射角调节装置，可以实现在激光器和靶目标都不能移动的情况下，控制激光束在一定周期内按照一定角度规律持续作用于某一设定目标，并可调节激光束光斑形状，实现激光光束的匀化、扩束、准直等功能。该装置具有体积小，结构简单，安全稳定，成本低的特点。

附图说明

图1为激光辐照目标示意图；

图2为利用光纤和机械臂实现光束控制的示意图；

图3为本发明实施例一实现光束控制的示意图；

图4为本发明实施例一定向转换光路系统光路示意图；

图5a为本发明实施例二激光入射角调节装置部分示意图；

图5b为本发明实施例二激光入射角调节装置中目标中心定位孔部分示意图；

图6为本发明实施例二中的定向转换光路系统示意图。

图中附图标记如下：

1—激光器；2—激光束；3—靶目标；4—光纤；5—机械手；6—光束整形器；7—定向转换光路系统；711—第一反射镜；712—第二反射镜；713—第三反射镜；714—第四反射镜；72—电动旋转平台；73—线缆；74—控制器及电源；75—目标中心定位孔；76—部件支撑框架；8—调平工作台。

具体实施方式

以下根据具体示例以及其相关附图对本发明做进一步的详述：

实施例一

如图3所示，本实施例激光入射角调节装置包括与水平面平行的调平工作台8、激光器1及沿激光器出射光路依次设置的光束整形器6与定向转换光路系统7。光束整形器6由微透镜或透镜阵列组成，可以实现激光光束的匀化、扩束、准直等功能。激光器1发射的激光束2依次经过光束整形器6和定向转换光路系统7，照射在靶目标3上。

如图4及图6所示，本实施例中定向转换光路系统7包括电动旋转平台72及沿光路依次设置的第一反射镜711、第二反射镜712、第三反射镜713、第四反射镜714及目标中心定位孔75，每个反射镜均通过可调光学支架支撑，并通过可调光学支架能够调节其角度。该实施例中电动旋转平台72固定在调平工作台8上，每个反射镜与调平工作台8均呈45°夹角，相邻两个反射镜之间刚性连接，第二反射镜712与电动旋转平台72的转子连接，在电动旋转平台72的驱动下所有反射镜一同旋转。

本实施例还包括固定在调平工作台8上的部件支撑框架76，光束整形器6及第一反射镜711固定在部件支撑框架76上。

激光器1发射的激光束2经过光束整形器6后，由第一反射镜711反射并穿过部件支撑框架76上的开孔照射在第二反射镜712上，然后光束依次经过第三反射镜713及第四反射镜714最终照射在目标中心定位孔75，当控制器及电源74控制电动旋转平台72转动时，该激光入射角调节装置即可控制激光束的方向。

实施例二

以下以2.7微米高功率气体激光辐照金属工件为例，详细介绍本发明。

实际工况中，气体激光器体积庞大，激光束出口固定。金属工件受体积重量、表面流场装置、诊断设备等限制，固定在某一位置。为了达到使激光束从-45°到+45°度以一定角速度规律持续作用于金属工件某一位置的目的，使用本发明对激光束进行调节和控制。

如图5a及5b所示，首先将本发明目标中心定位孔75对准金属工件辐照区域，使孔的位置与辐照区域中心重合，固定装置。然后，开启激光器发射低功率可见指示激光束，利用若干全反镜使激光器发射的激光束2正入射进入光束整形器6。光束经过整形和准直，依次经过第一反射镜711、第二反射镜712、第三反射镜713和第四反射镜714，辐照在金属工件表面。反射镜与水平面的夹角约为45°。调整第一反射镜711的可调光学支架，使可见指示激光束辐照在第二反射镜712的中心。再依次调节第三反射镜713和第四反射镜714，使激光束2辐照在金属工件表面。设置电动旋转平台72的转速，接通控制器及电源74，使其按照一定的角速度旋转。最后关闭可见指示激光束，发射高功率激光束，即可实现高功率激光束按照一定角度规律持续作用于金属试件表面的某一区域。

Claims (6)

1.一种激光入射角调节装置，其特征在于：包括光束整形器(6)、定向转换光路系统(7)和调平工作台(8)；

所述光束整形器(6)和定向转换光路系统(7)固定在调平工作台(8)上；

所述定向转换光路系统(7)包括电动旋转平台(72)及沿光路依次设置的四组反射镜组件；每组反射镜组件均包括反射镜及用于固定反射镜与调节反射镜角度的可调光学支架；相邻两个可调光学支架刚性连接；激光器(1)发射的激光束(2)依次经过光束整形器(6)与定向转换光路系统(7)中的各反射镜，照射在靶目标(3)上；

所述四组反射镜组件沿光路依次为第一反射镜(711)、第二反射镜(712)、第三反射镜(713)及第四反射镜(714)，各反射镜与调平工作台均呈45°夹角；第二反射镜(712)与所述电动旋转平台(72)的转子连接。

2.根据权利要求1所述的激光入射角调节装置，其特征在于：所述的光束整形器(6)由微透镜或透镜阵列组成。

3.根据权利要求1所述的激光入射角调节装置，其特征在于：所述定向转换光路系统(7)还包括位于最后一个反射镜出射光路中的目标中心定位孔(75)。

4.根据权利要求3所述的激光入射角调节装置，其特征在于：所述目标中心定位孔(75)位置与所述电动旋转平台(72)的中心轴线保持一致。

5.根据权利要求1所述的激光入射角调节装置，其特征在于：所述的调平工作台(8)与水平面平行。

6.根据权利要求5所述的激光入射角调节装置，其特征在于：还包括固定在调平工作台上的部件支撑框架，各反射镜可调光学支架固定在部件支撑框架上。

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