CN117092811B - 一种基于旋转双光楔的光束偏折装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于旋转双光楔的光束偏折装置，属于光学机械技术领域，包括光楔固定单元、旋转驱动单元及平移驱动单元，光楔固定单元用于夹持并固定光楔，双光楔包括同光轴的第一光楔以及第二光楔，光楔固定单元设有2个，分别用于夹持并固定第一光楔以及第二光楔，旋转驱动单元分别与2个光楔固定单元传动连接，旋转驱动单元位于双光楔的光轴上，并带动第一光楔与第二光楔同步旋转，平移驱动单元与其一光楔固定单元传动连接，用于改变第一光楔与第二光楔的间距，本发明能够解决现有技术中旋转双光楔系统结构庞大、因长时间使用导致旋转精度下降的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于光学机械技术领域，具体地说涉及一种基于旋转双光楔的光束偏折装置。
背景技术
旋转双光楔结构在激光加工、激光通信等领域具有广泛应用。当一束激光入射后，通过两块互补的光楔，可以在不改变激光传播方向的情况下，使出射激光较入射激光发生一定方位角及一定距离的偏移。具体而言，通过两块光楔的同步旋转来控制光束的偏折方位角，通过两块光楔间的相对移动控制偏折距离。
目前，为了保证入射激光的入射空间，通常将旋转电机布置在双光楔结构的侧面，通过齿轮传动或带传动的方式带动光楔结构进行旋转运动，导致整个系统尺寸较大。同时，随着使用时间的延长，齿轮或皮带会出现不同程度的磨损，导致旋转精度有所下降。
基于此，现有技术有待于进一步改进。
发明内容
针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种基于旋转双光楔的光束偏折装置，以解决现有技术中旋转双光楔系统结构庞大、因长时间使用导致旋转精度下降的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于旋转双光楔的光束偏折装置，包括：
光楔固定单元，其用于夹持并固定光楔，双光楔包括同光轴的第一光楔以及第二光楔，所述光楔固定单元设有2个，分别用于夹持并固定所述第一光楔以及所述第二光楔；
旋转驱动单元，其分别与2个所述光楔固定单元传动连接，所述旋转驱动单元位于双光楔的光轴上，并带动所述第一光楔与所述第二光楔同步旋转；
及平移驱动单元，其与其一所述光楔固定单元传动连接，用于改变所述第一光楔与所述第二光楔的间距。
本技术方案进一步设置为，所述旋转驱动单元以及所述光楔固定单元均为中空结构，以形成供激光光束入射以及出射的光学通道。
本技术方案进一步设置为，所述光楔固定单元包括光楔定位框以及光楔镜架，所述光楔定位框的一侧面设有用于容纳所述第一光楔或所述第二光楔的安装腔，所述光楔定位框的另一侧面设有锥形凸台，所述光楔镜架上设有与所述锥形凸台匹配的锥形孔。
本技术方案进一步设置为，所述光楔定位框以及所述锥形凸台上均设有沿其径向的开槽。
本技术方案进一步设置为，所述旋转驱动单元包括依次传动连接的旋转驱动元件、驱动轴以及传动筒，2个所述光楔固定单元均位于所述传动筒的内部，并与所述传动筒传动连接。
本技术方案进一步设置为，2个所述光楔固定单元分别为第一光楔固定单元以及第二光楔固定单元，所述第一光楔固定单元位于所述驱动轴与所述传动筒的传动相接处，所述第二光楔固定单元与所述传动筒远离所述驱动轴的一端传动连接，并可沿着所述传动筒移动。
本技术方案进一步设置为，所述平移驱动单元包括传动连接的平移驱动元件以及移动座组件，所述传动筒贯穿所述移动座组件，且所述传动筒可相对所述移动座组件转动，所述第二光楔固定单元与所述移动座组件传动连接。
本技术方案进一步设置为，所述第二光楔固定单元上设有滑块，所述传动筒的筒壁上开设与双光楔的光轴相平行的导向槽，所述滑块嵌入所述导向槽内，并沿着所述导向槽移动。
本技术方案进一步设置为，还包括基座，所述基座上设有与双光楔的光轴相平行的导轨，所述移动座组件与所述导轨可滑动连接。
本技术方案进一步设置为，所述旋转驱动元件为中空旋转电机，所述平移驱动元件为直线电机。
本发明的有益效果是：
旋转驱动单元位于双光楔的光轴上，提高整个装置的紧凑性，利用旋转驱动单元带动双光楔进行同步旋转运动，改变出射激光光束的偏折方位角，利用平移驱动单元改变双光楔的间距，改变出射激光光束的偏折距离，无需采用齿轮传动或带传动，避免长时间使用导致双光楔旋转精度下降。
附图说明
图1是本发明实施例采用的基于旋转双光楔的光束偏折装置的示意图；
图2是本发明实施例采用的基于旋转双光楔的光束偏折装置的纵向剖视图；
图3是本发明实施例采用的第一光楔固定单元的爆炸示图；
图4是本发明实施例采用的第二光楔固定单元的爆炸示图；
图5是本发明实施例采用的移动座组件的爆炸示图；
图6是本发明实施例采用的旋转驱动单元的爆炸示图；
图7是本发明实施例采用的平移驱动单元的示意图。
附图中：1-第一光楔固定单元、2-第二光楔固定单元、3-移动座组件、4-旋转驱动单元、5-平移驱动单元、11-第一光楔、12-第一光楔垫环、13-第一光楔定位框、14-第一光楔镜架、21-第二光楔、22-第二光楔垫环、23-第二光楔定位框、24-第二光楔镜架、31-移动轴承座、32-第一轴承、33-轴承隔圈、34-第二轴承、35-轴承压板、36-第一轴承端盖、41-电机压板、42-中空旋转电机支撑座、43-轴端压盖、44-旋转驱动元件、45-电机隔圈、46-第三轴承、47-驱动轴、48-传动筒、49-第四轴承、410-被动轴承座、411-第二轴承端盖、51-基座、52-平移驱动元件、53-直线电机固定座、54-直线电机伸缩杆、55-直线电机螺母、56-导向块、57-导轨。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
根据本发明实施例，提供了一种基于旋转双光楔的光束偏折装置，请参阅图1至图2，包括光楔固定单元、旋转驱动单元4以及平移驱动单元5。其中，光楔固定单元用于夹持并固定光楔，双光楔包括同光轴的第一光楔以及第二光楔，所述光楔固定单元设有2个，分别用于夹持并固定所述第一光楔以及所述第二光楔。旋转驱动单元4分别与2个所述光楔固定单元传动连接，所述旋转驱动单元4位于双光楔的光轴上，并带动所述第一光楔与所述第二光楔同步旋转。平移驱动单元5与其一所述光楔固定单元传动连接，用于改变所述第一光楔与所述第二光楔的间距。
需要说明的是，旋转驱动单元4位于双光楔的光轴上，提高整个装置的紧凑性，利用旋转驱动单元4带动双光楔进行同步旋转运动，改变出射激光光束的偏折方位角，利用平移驱动单元5改变双光楔的间距，改变出射激光光束的偏折距离，无需采用齿轮传动或带传动，避免长时间使用导致双光楔旋转精度下降。
在本实施例的基于旋转双光楔的光束偏折装置，请参阅图1至图2，所述旋转驱动单元4以及所述光楔固定单元均为中空结构，以形成供激光光束入射以及出射的光学通道。
在本实施例的基于旋转双光楔的光束偏折装置，请参阅图1至图4，2个所述光楔固定单元分别为第一光楔固定单元1以及第二光楔固定单元2，其中，第一光楔固定单元1用于夹持并固定第一光楔11，第二光楔固定单元2用于夹持并固定第二光楔21。
具体地，所述第一光楔固定单元1包括第一光楔定位框13以及第一光楔镜架14，所述第一光楔定位框13的一侧面设有用于容纳所述第一光楔11的第一安装腔，所述第一光楔定位框13的另一侧面设有第一锥形凸台，所述第一光楔镜架14上设有与所述第一锥形凸台匹配的第一锥形孔。
工作时，第一光楔11通过第一光楔垫环12固定在第一安装腔内，防止第一光楔11直接与第一光楔定位框13接触而产生应力集中，导致第一光楔11破裂。所述第一光楔定位框13以及所述第一锥形凸台上均设有沿其径向的开槽，通过调整第一锥形凸台与第一锥形孔的配合深度，保证将第一光楔11夹紧。优选的，第一光楔垫环12的材料为聚四氟乙烯。
具体地，所述第二光楔固定单元2包括第二光楔定位框23以及第二光楔镜架24，所述第二光楔定位框23的一侧面设有用于容纳所述第二光楔21的第二安装腔，所述第二光楔定位框23的另一侧面设有第二锥形凸台，所述第二光楔镜架24上设有与所述第二锥形凸台匹配的第二锥形孔。
工作时，第二光楔21通过第二光楔垫环22固定在第二安装腔内，防止第二光楔21直接与第二光楔定位框23接触而产生应力集中，导致第二光楔21破裂。所述第二光楔定位框23以及所述第二锥形凸台上均设有沿其径向的开槽，通过调整第二锥形凸台与第二锥形孔的配合深度，保证将第二光楔21夹紧。优选的，第二光楔垫环22的材料为聚四氟乙烯。
在本实施例的基于旋转双光楔的光束偏折装置，请参阅图1至图6，所述旋转驱动单元4包括依次传动连接的旋转驱动元件44、驱动轴47以及传动筒48，2个所述光楔固定单元均位于所述传动筒48的内部，并与所述传动筒48传动连接。所述传动筒48以及所述驱动轴47的中轴线与双光楔的光轴重合。
具体地，所述第一光楔固定单元1位于所述驱动轴47与所述传动筒48的传动相接处，所述第二光楔固定单元2与所述传动筒48远离所述驱动轴47的一端传动连接，并可沿着所述传动筒48移动。
具体地，所述旋转驱动元件44为中空旋转电机，保证激光光束的入射空间。中空旋转电机与中空旋转电机支撑座42采用轴孔配合连接，并通过轴端压盖43、电机压板41固定锁紧，保证中空旋转电机在中空旋转电机支撑座42内位置稳定。中空旋转电机的转子部分（输出端）连接所述驱动轴47，由中空旋转电机带动驱动轴47进行旋转运动。驱动轴47通过第三轴承46与中空旋转电机支撑座42可转动连接，保证驱动轴47可以在中空旋转电机支撑座42内进行高精度的旋转运动；同时，第三轴承46与中空旋转电机之间设有电机隔圈45，防止中空旋转电机转动产生的振动传递到第三轴承46上影响第三轴承46运动的稳定性。驱动轴47通过螺栓与传动筒48连接，保证传动筒48与驱动轴47同步旋转，传动筒48通过第四轴承49与被动轴承座410连接，并通过第二轴承端盖411固定在被动轴承座410内，保证第四轴承49运动的稳定性。
其中，第一光楔镜架14与驱动轴47螺栓连接，可以由旋转驱动单元4带动第一光楔镜架14进行旋转运动。第二光楔镜架24与传动筒48依靠滑块配合连接，通过旋转驱动单元4带动第二光楔镜架24与第一光楔镜架14同步旋转。
具体地，所述第二光楔镜架24上设有滑块，所述传动筒48的筒壁上开设与双光楔的光轴相平行的导向槽，所述滑块嵌入所述导向槽内，并沿着所述导向槽移动。
优选的，沿着第二光楔镜架24的周向，所述滑块设有4个，且4个滑块分别位于第二光楔镜架24的顶部、底部、左侧以及右侧，相对应的，导向槽设有4个，以提高第二光楔镜架24与传动筒48的装配稳定性。
在本实施例的基于旋转双光楔的光束偏折装置，请参阅图1至图7，所述平移驱动单元5包括传动连接的平移驱动元件52以及移动座组件3，所述传动筒48贯穿所述移动座组件3，且所述传动筒48可相对所述移动座组件3转动，所述第二光楔固定单元2与所述移动座组件3传动连接。
具体地，移动座组件3包括移动轴承座31、第一轴承32以及第二轴承34，第一轴承32以及第二轴承34之间设有轴承隔圈33，可以有效提高旋转运动的精度。同时，第一轴承32、第二轴承34位于移动轴承座31内部，并与移动轴承座31采用轴孔配合连接，且通过第一轴承端盖36固定在移动轴承座31内，保证轴承运动的稳定性。
其中，所述第二光楔镜架24位于第一轴承32、第二轴承34的内部，并采用轴孔配合连接，且通过轴承压板35固定锁紧，保证第二光楔镜架24可以在移动轴承座31内进行高精度的旋转运动。
在本实施例的基于旋转双光楔的光束偏折装置，请参阅图1至图7，还包括基座51，所述基座51上设有与双光楔的光轴相平行的导轨57，所述移动座组件3与所述导轨57可滑动连接。
优选的，所述平移驱动元件52为直线电机。直线电机通过直线电机固定座53固定在基座51上。同时，直线电机的输出端还连接有直线电机伸缩杆54和直线电机螺母55，保证直线电机可以带动直线电机螺母55进行平移运动，基座51两侧通过螺栓连接有两个导轨57，每个导轨57上均设有一个导向块56。移动轴承座31与直线电机螺母55采用轴孔配合连接，可以由平移驱动单元5带动移动座组件3进行平移运动，同时，移动轴承座31的底部还设计有两个凹槽，与导向块56螺栓连接，保证移动座组件3平移运动的精度和稳定性。
此外，中空旋转电机支撑座42、被动轴承座410均与基座51螺栓连接，保证整体结构的完整性和紧凑性，便于包装和运输。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (8)
1.一种基于旋转双光楔的光束偏折装置，其特征在于，包括：
光楔固定单元，其用于夹持并固定光楔，双光楔包括同光轴的第一光楔以及第二光楔，所述光楔固定单元设有2个，分别用于夹持并固定所述第一光楔以及所述第二光楔；
旋转驱动单元，其分别与2个所述光楔固定单元传动连接，所述旋转驱动单元位于双光楔的光轴上，并带动所述第一光楔与所述第二光楔同步旋转；
及平移驱动单元，其与其一所述光楔固定单元传动连接，用于改变所述第一光楔与所述第二光楔的间距；
所述旋转驱动单元包括依次传动连接的旋转驱动元件、驱动轴以及传动筒，2个所述光楔固定单元均位于所述传动筒的内部，并与所述传动筒传动连接，2个所述光楔固定单元分别为第一光楔固定单元以及第二光楔固定单元，所述第一光楔固定单元位于所述驱动轴与所述传动筒的传动相接处，所述第二光楔固定单元与所述传动筒远离所述驱动轴的一端传动连接，并可沿着所述传动筒移动。
2.根据权利要求1所述的一种基于旋转双光楔的光束偏折装置，其特征在于，所述旋转驱动单元以及所述光楔固定单元均为中空结构，以形成供激光光束入射以及出射的光学通道。
3.根据权利要求1所述的一种基于旋转双光楔的光束偏折装置，其特征在于，所述光楔固定单元包括光楔定位框以及光楔镜架，所述光楔定位框的一侧面设有用于容纳所述第一光楔或所述第二光楔的安装腔，所述光楔定位框的另一侧面设有锥形凸台，所述光楔镜架上设有与所述锥形凸台匹配的锥形孔。
4.根据权利要求3所述的一种基于旋转双光楔的光束偏折装置，其特征在于，所述光楔定位框以及所述锥形凸台上均设有沿其径向的开槽。
5.根据权利要求1所述的一种基于旋转双光楔的光束偏折装置，其特征在于，所述平移驱动单元包括传动连接的平移驱动元件以及移动座组件，所述传动筒贯穿所述移动座组件，且所述传动筒可相对所述移动座组件转动，所述第二光楔固定单元与所述移动座组件传动连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于旋转双光楔的光束偏折装置，其特征在于，所述第二光楔固定单元上设有滑块，所述传动筒的筒壁上开设与双光楔的光轴相平行的导向槽，所述滑块嵌入所述导向槽内，并沿着所述导向槽移动。
7.根据权利要求5所述的一种基于旋转双光楔的光束偏折装置，其特征在于，还包括基座，所述基座上设有与双光楔的光轴相平行的导轨，所述移动座组件与所述导轨可滑动连接。
8.根据权利要求5所述的一种基于旋转双光楔的光束偏折装置，其特征在于，所述旋转驱动元件为中空旋转电机，所述平移驱动元件为直线电机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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