基于光束调制的激光漂移量反馈控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于光束调制的激光漂移量反馈控制系统，包括激光器(1)、第一平凸镜(2)、第二平凸镜(3)、平行镜(4)、角反射镜(5)、第一分光镜(6)、第一QPD(7)、第二分光镜(8)、汇聚透镜(9)和第二QPD(10)，所述激光器(1)、第一平凸镜(2)、第二平凸镜(3)、平行镜(4)和角反射镜(5)沿着与b方向平行的光路设置，所述角反射镜(5)、第一分光镜(6)和第二分光镜(8)沿着与a方向平行的光路设置。本实用新型专利技术提供的基于光束调制的激光漂移量反馈控制系统完成了对光束的传输、汇聚、调制和光功率的分配，并通过不同器件的反射完成对光束漂移的光学补偿，同时精确的设置保证了信号测试的高精度。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种基于光束调制的激光漂移量反馈控制系统，包括激光器(1)、第一平凸镜(2)、第二平凸镜(3)、平行镜(4)、角反射镜(5)、第一分光镜(6)、第一QPD(7)、第二分光镜(8)、汇聚透镜(9)和第二QPD(10)，所述激光器(1)、第一平凸镜(2)、第二平凸镜(3)、平行镜(4)和角反射镜(5)沿着与b方向平行的光路设置，所述角反射镜(5)、第一分光镜(6)和第二分光镜(8)沿着与a方向平行的光路设置。本技术提供的基于光束调制的激光漂移量反馈控制系统完成了对光束的传输、汇聚、调制和光功率的分配，并通过不同器件的反射完成对光束漂移的光学补偿，同时精确的设置保证了信号测试的高精度。【专利说明】
本技术涉及一种用于对激光束漂移量进行反馈和控制的系统，尤其涉及一种 基于光束调制的激光漂移量反馈控制系统，属于激光漂移量检测领域。 基于光束调制的激光漂移量反馈控制系统
技术介绍
现代工业和制造业的发展，使得在生产和检测领域对几何参数的测量精度有了 更加高的要求，直线度测量是几何测量领域最基本的也是最重要的计量项目之一，同时其 也是机械加工中常见的测量内容，这就要求在工业和加工领域要具备高质量的直线测量基 准。 上个世纪60年代激光器诞生以后，由于激光光束能量集中、单色性、方向性和相 干性好，所以在计量测试领域得到了广泛的应用；同时也给直线度测量开辟了新的途径。但 是，经过几十年的发展和研究，人们发现，即便是出射光束质量最好的激光器，如HE-NE激 光器，其光束发散角很小，一般认为可以达到衍射极限，具有极好的直线性和方向稳定性， 但是，其出射的光束的光斑中心却一直随时间进行着微小的变动，在传播过程中的漂移主 要表现为光束的平漂、角漂和受外界干扰而产生的随机的漂移。 为了实现对漂移量反馈控制信息的实时高精度控制，需要对系统的光路和机械结 构进行特殊设计。系统光路直接影响对漂移量的反馈控制效果，其中最重要的是反馈控制 器件一角反射镜和平行镜的设计实现，而这些实现离不开相应的机械机构的构建。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，解决好现有技术的问题，弥补现有目前市场上现有产 品的不足。 本技术提供了一种基于光束调制的激光漂移量反馈控制系统，控制系统包括 激光器、第一平凸镜、第二平凸镜、平行镜、角反射镜、第一分光镜、第一 QPD、第二分光镜、汇 聚透镜和第二QPD，所述激光器、第一平凸镜、第二平凸镜、平行镜和角反射镜沿着与b方向 平行的光路设置，所述角反射镜、第一分光镜和第二分光镜沿着与a方向平行的光路设置。 优选的，上述第一分光镜与第一 QPD沿着与a方向平行的光路设置。 优选的，上述第二分光镜、汇聚透镜与第一 QH)沿着与a方向平行的光路设置。 优选的，上述第一平凸镜和第二平凸镜的焦点重合。 优选的，上述平行镜、角反射镜的反射镜面分别与b方向成45度角设置。 优选的，上述平面镜和角反射镜采用直径为20mm全反射平面镜。 优选的，上述汇聚透镜采用焦距20mm，直径为10mm的平凸镜。 优选的，上述激光器为氦氖激光器。 本技术提供的基于光束调制的激光漂移量反馈控制系统完成了对光束的传 输、汇聚、调制和光功率的分配，并通过不同器件的反射完成对光束漂移的光学补偿，同时 精确的设置保证了信号测试的高精度。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术结构示意图。 附图标记：1-激光器；2-第一平凸镜；3-第二平凸镜；4-平行镜；5-角反射镜； 6-第一分光镜；7-第一 QPD ;8_第二分光镜；9-汇聚透镜；10-第二QPD。 【具体实施方式】 为了便于本领域普通技术人员理解和实施本技术，下面结合附图及具体实施 方式对本技术作进一步的详细描述。 在对系统光路进行设计时需要考虑以下几个问题： 1、系统设计功能的实现。系统所有的设计都是以实现预定功能为最终目标，系统 的光路部分完成对光束的传输、汇聚、调制和光功率的分配，并通过不同器件的反射完成对 光束漂移的光学补偿。 在布置具体的光路时，由于系统的准直精度要求达到纳米精度，所以相关光学器 件的定位精度也有很高的要求，鉴于此将整个光学系统固定于由弹簧钢加工而成的平台 上，并严格控制平台及定位装置的公差，而光学元器件的加工也需有较高精度，保证光束中 心相对于平台在一个平面上。 首先固定氦氖激光器光源1。HE-NE激光器1经单模光纤出射时为点光源，而系统 在光束的测量和反馈控制中需要的是面光源，所以在单模光纤安装准直透镜，将点光源转 换成平行光。准直透镜的固定要使得出射光束中心线与平台表面平行并且与b边平行。 然后固定两个平凸镜2、3,第一平凸镜2的焦点和第二平凸镜3的焦点要重合，这 样才能保证光束经第二平凸镜3后由变为平行光，同时固定两个平凸镜2、3时要注意避免 俯仰角对光路的影响，所以在固定时采用调整加研磨平凸镜基座的方法保证精度。 接着固定平行镜4和角反射镜5,平行镜4要保证两个反射镜的平行，这样才能保 证镜组不改变光束传播的方向，为此将两个反射镜粘贴于高精度量块的两个侧面来保证平 行，再固定于二维微位移工作平台上，同时为了调整和固定的方便，使平行镜4和b边呈45 度角。角反射镜5也采取同样的角度控制，使角反射镜的出射光束中心线平行于a边。 最后，放置分光镜和QPD (四象限光电探测器）。第一分光镜6和第二分光镜8的 放置同样要保证光束中心线平行与a边和平台平面平行。第二QPD10利用聚焦透镜对光 束的汇聚作用检测角度漂移量，所以固定时要保证第二QPD10的中心和聚焦透镜的焦点重 合。 第二，光路在结构上要尽量紧凑。激光束所处的外部环境也是造成激光漂移的重 要因素，在这样高精度的准则场合，避免外部干扰起着非常重要的作用，将光路结构固定于 一个紧凑的区域内便可以减小外部大气密度不均等造成的光束漂移。 第三，减小平漂和角漂的耦合。由于采用了平漂和角漂分离检测的原理，所以为了 减小角漂控制对平漂检测的影响，应在允许的情况下，尽量减小第一分光镜6和第一 QPD7 与角反射镜5的距离。 在确定是上述原则和方法后，便需要对光学器件的参数进行分析和选择。系统所 采用型号的HE-NE激光器1的最大输出功率为15mw，由于激光器1本身的衰减和经单模光 纤出射的耦合衰减，其实际功率约为3. Omw，并且在光束的传播过程中也会反射一定的损 失。光束最终被分成Ι、Π 、ΙΙΙ三部分，分别为：平漂检测光束、角漂检测光束和控制后应用 光束。由于在光束漂移量恒定的情况下，Qro输出电流正比于光束强度，反比于光束直径， 为了有效合理利用激光束输出的光功率，考虑到角漂检测的光斑比较小，所以分配I部分 约为1. Omw，II部分约为0· 5mw，III部分约为1. Omw。由此设计第一分光镜6的分光比为 3 : 7,第二分光镜8的分光比为1 : 1，角反射镜5和平行镜4采用直径为20mm全反射平 面镜，而在光束入射部分用于调制的汇聚透镜9应用焦距20mm，直径为10mm的平凸镜，这样 既能使斩光器的调制具有充分的空间，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光束调制的激光漂移量反馈控制系统，其特征在于：所述控制系统包括激光器(1)、第一平凸镜(2)、第二平凸镜(3)、平行镜(4)、角反射镜(5)、第一分光镜(6)、第一QPD(7)、第二分光镜(8)、汇聚透镜(9)和第二QPD(10)，所述激光器(1)、第一平凸镜(2)、第二平凸镜(3)、平行镜(4)和角反射镜(5)沿着与b方向平行的光路设置，所述角反射镜(5)、第一分光镜(6)和第二分光镜(8)沿着与a方向平行的光路设置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：励春亚，
申请(专利权)人：象山星旗电器科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33