CN203643678U - 一种光束精确引导和校准的辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光束精确引导和校准的辅助装置，包括有前观察面、后观察面、设置于前观察面和后观察面之间的棱镜模块，棱镜模块包括有三块全反射直角棱镜，分别是前小直角棱镜、大直角棱镜和后小直角棱镜；其中，前小直角棱镜的一直角面和后小直角棱镜的一直角面均胶合在大直角棱镜的斜面上，前观察面和后观察面的中心各有一个小孔，分别对准前小直角棱镜的另一直角面和后小直角棱镜的另一直角面的中心。本实用新型结构紧凑、操作简单，通过棱镜模块的全反射实现高灵敏度和高精度校准功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及光束的引导和校准领域，具体是一种光束精确引导和校准的辅助装置。
背景技术
在各类激光光学仪器和设备中，都需要将激光器出射的激光光束沿着系统的光轴方向准确引导到光学系统中。通常情况下，这主要是通过在系统的光轴上放置两个小孔，这两个小孔共轴并且相距一定的距离，通过调整激光光束的角度和位置，使其准确穿过两个小孔的中心来实现的。两个小孔之间的距离越长，激光光束沿着光轴方向的定位精度越高，从而光学系统的质量也越高。而现今越来越多的激光光学系统趋于集成化、小型化，因此在光学系统中很难有空间沿着光轴方向放置相距一定距离的两个小孔。另一方面，如果光学系统由于外部干扰而失调，需要将仪器和设备的光学系统打开，重新调整激光光束的角度和位置，使其再次准确穿过两个小孔的中心。这给仪器和设备的装调和维护带来了非常大的不便。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种光束精确引导和校准的辅助装置，该装置结构紧凑、操作简单，且具有高灵敏度和高精度校准功能。
本实用新型的技术方案为：
一种光束精确引导和校准的辅助装置，包括有前观察面、后观察面、设置于前观察面和后观察面之间的棱镜模块，所述的棱镜模块包括有三块全反射直角棱镜，分别是前小直角棱镜、大直角棱镜和后小直角棱镜；其中，前小直角棱镜的一直角面和后小直角棱镜的一直角面均胶合在大直角棱镜的斜面上，前观察面和后观察面的中心各有一个小孔，分别对准前小直角棱镜的另一直角面和后小直角棱镜的另一直角面的中心。
所述的光束精确引导和校准的辅助装置还包括有胶合于前小直角棱镜另一直角面的前立方体分光棱镜、胶合于后小直角棱镜另一直角面上的后立方体分光棱镜、以及前垂直小直角棱镜和后垂直小直角棱镜；其中，前垂直小直角棱镜的一直角面胶合于前立方体分光棱镜的下表面上，后垂直小直角棱镜的一直角面胶合于后立方体分光棱镜的下表面上。
本实用新型的优点：
本实用新型分为一维方向的光束精确引导和校准和二维方向的光束精确引导和校准。
一维方向的光束精确引导和校准辅助装置的棱镜模块包括有三块全反射直角棱镜，入射光束先通过前观察面的中心小孔正入射到前小直角棱镜的一个直角面上，然后经过两个小直角棱镜的斜面和大直角棱镜的两个直角面的四次全反射后，从后小直角棱镜的直角面上出射到后观察面上。若入射光束偏离了θ角度，经过四次全反射后，出射光束的偏离角度则为16θ。而传统的利用两个小孔的校准方法出射光束的偏离角度只有θ。假设本发明所述的前观察面和后观察面之间的距离为100mm，入射光束偏离1°，则出射光束经过四次全反射的放大后，距离后观察面中心小孔的位置偏移量为28.67mm（28.67mm =100*tan16°mm）。而传统的利用两个小孔的校准方法要达到同样的灵敏度，则需要将两个小孔之间的距离增加到1642.5mm。通过以上分析，说明本发明所述的方法具有高灵敏度和高精度的优点。
由于一维方向的光束精确引导和校准辅助装置在与入射光束四次全反射面相互垂直的另一个方向上没有校准的功能，所以通过增加立方体分光棱镜和垂直小直角棱镜，实现二维方向（两个相互垂直的方向）的光束精确引导和校准。入射光束先通过前立方体分光棱镜将入射光束分为相互垂直的两束光束，然后每束光束分别经过直角棱镜的全反射后，再由后立方体分光棱镜汇合成一束光束，出射到后观察面上。该方法除了具有高灵敏度和高精度的优点，还可以通过两个相互垂直方向的组合，来同时校准任意方向的光束偏转。
附图说明
图1是本实用新型一维光束精确引导和校准的辅助装置。
图2是本实用新型二维光束精确引导和校准的辅助装置。
图3是本实用新型的机械结构图。
图4是本实用新型用于光热微弱吸收测量仪的光束精确引导和校准示意图。
具体实施方式
见图1，一种一维光束精确引导和校准的辅助装置，包括有前观察面1、后观察面2、设置于前观察面1和后观察面2之间的棱镜模块；棱镜模块包括有三块全反射直角棱镜，分别是前小直角棱镜31、大直角棱镜32和后小直角棱镜33；其中，前小直角棱镜31的一直角面和后小直角棱镜33的一直角面均胶合在大直角棱镜32的斜面上，前观察面1和后观察面2的中心各有一个小孔，分别对准前小直角棱镜31的另一直角面和后小直角棱镜33的另一直角面的中心。
其中，入射光束先通过前观察面1的中心小孔正入射到前小直角棱镜31的一个直角面上，然后依次经过前小直角棱镜31斜面和大直角棱镜32的两个直角面和后小直角棱镜33斜面的四次全反射后，从后小直角棱镜33的直角面上出射到后观察面2上。
见图2，一种二维光束精确引导和校准的辅助装置，包括有前观察面1、后观察面2、设置于前观察面和后观察面之间的棱镜模块；棱镜模块包括有五块全反射直角棱镜和两块立方体分光棱镜，分别是前小直角棱镜31、大直角棱镜32、后小直角棱镜33、胶合于前小直角棱镜31另一直角面的前立方体分光棱镜34、胶合于后小直角棱镜33另一直角面上的后立方体分光棱镜35、以及前垂直小直角棱镜36和后垂直小直角棱镜37；其中，前小直角棱镜31的一直角面和后小直角棱镜33的一直角面均胶合在大直角棱镜32的斜面上，前垂直小直角棱镜36的一直角面胶合于前立方体分光棱镜34的下表面上，后垂直小直角棱镜37的一直角面胶合于后立方体分光棱镜35的下表面上。
其中，入射光束先通过前立方体分光棱镜34将入射光束分为相互垂直的两束光束，其中一束光束依次经过前小直角棱镜31斜面和大直角棱镜32的两个直角面和后小直角棱镜33斜面的四次全反射后，另一束光束依次经过前垂直小直角棱镜36斜面和后垂直小直角棱镜37斜面的两次全反射后，后立方体分光棱镜35再将两束光束汇合成一束光束，出射到后观察面2上。
见图3，,一种光束精确引导和校准的辅助装置，入射光束通过前观察面41的中心小孔入射到棱镜模块43中，经过多次的全反射后，从后观察面42的中心小孔出射。
光热微弱吸收测量仪，一种利用热透镜效应进行光学薄膜表面吸收缺陷和晶体内部体吸收缺陷分析的高精密激光测量仪器，其通过聚焦的泵浦激光束激发被测样本，在聚焦光斑处产生热透镜效应，然后用另一束探测激光束照射样本产生热透镜效应的区域，通过检测探测激光束强度的变化来测量光学薄膜和晶体的吸收。在该仪器中，需要将泵浦激光束从仪器外部引入，然后准确调整泵浦激光聚焦点和探测激光聚焦点的相对位置。有时，根据测量波长的不同，需要更换泵浦激光，因此需要重新引入泵浦激光束。若利用传统的两个小孔的校准方法，则需要打开仪器内部的光学系统，重新调整光路，并且校准精度不高。本实用新型所述的光束精确引导和校准的辅助装置则不需要打开仪器中的光学系统，可直接在仪器外部进行激光光束的精确引导和校准。
见图4，用于光热微弱吸收测量仪的光束精确引导和校准示意图，包括泵浦激光器1，沿该激光器光束输出方向依次是第一高反镜2、第二高反镜3、光束精确引导和校准辅助装置4和光热微弱吸收测量仪5。光束精确引导和校准辅助装置4的通光口和光热微弱吸收测量仪5的通光口通过固定销44（见图3）准确连接固定在一起。
在光热微弱吸收测量仪5中，沿着泵浦激光器1发出的光束经第三高反镜6照射于被测样本7上，在探测激光器8输出的光束依次经第四高反镜9、第五高反镜10照射于被测样本7上。
见图4，用于光热微弱吸收测量仪的光束精确引导和校准方法，包括以下步骤：
（1）、将光束精确引导和校准辅助装置4的通光口和光热微弱吸收测量仪5的通光口通过固定销连接固定在一起；
（2）、调整第一高反镜2和第二高反镜3，使泵浦激光器1的激光束准确通过光束精确引导和校准辅助装置4的前观察面41和后观察面42的中心小孔；
（3）、打开光热微弱吸收测量仪5的光路系统，并调节其中的第三高反镜6、第四高反镜9和第五高反镜10，使泵浦激光束和探测激光束的聚焦光斑准确重合，产生测量信号；
（4）、封闭光热微弱吸收测量仪5的光路系统，取下光束精确引导和校准辅助装置4，进行光热测量。
通过以上步骤，将光束精确引导和校准辅助装置4集成在光热微弱吸收测量仪5的光路系统中进行光路校准。这样做的好处是如果当系统因为外部干扰而失调或者需要更换泵浦激光器的时候，只需要进行以下步骤就可以恢复系统，不需要对仪器内部的结构进行任何干涉。步骤如下：
(1)、将光束精确引导和校准辅助装置4的通光口和光热微弱吸收测量仪5的通光口通过固定销连接固定在一起；
（2）、调整第一高反镜2和第二高反镜3，使泵浦激光器1的激光束准确通过光束精确引导和校准辅助装置4的前观察面和后观察面的中心小孔。
Claims (2)
1.一种光束精确引导和校准的辅助装置，包括有前观察面和后观察面，其特征在于：还包括有设置于前观察面和后观察面之间的棱镜模块，所述的棱镜模块包括有三块全反射直角棱镜，分别是前小直角棱镜、大直角棱镜和后小直角棱镜；其中，前小直角棱镜的一直角面和后小直角棱镜的一直角面均胶合在大直角棱镜的斜面上，前观察面和后观察面的中心各有一个小孔，分别对准前小直角棱镜的另一直角面和后小直角棱镜的另一直角面的中心。
2.根据权利要求1所述的一种光束精确引导和校准的辅助装置，其特征在于：所述的光束精确引导和校准的辅助装置还包括有胶合于前小直角棱镜另一直角面的前立方体分光棱镜、胶合于后小直角棱镜另一直角面上的后立方体分光棱镜、以及前垂直小直角棱镜和后垂直小直角棱镜；其中，前垂直小直角棱镜的一直角面胶合于前立方体分光棱镜的下表面上，后垂直小直角棱镜的一直角面胶合于后立方体分光棱镜的下表面上。
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| CN201320834386.7U CN203643678U (zh) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | 一种光束精确引导和校准的辅助装置 |
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