一种用于破坏激光相干性的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及到一种结构简单、成本低的用于破坏激光相干性的装置。包括反射装置１３，固定安装结构１４，高速旋转电机１５。高速旋转电机安装在固定安装结构上，反射装置安装在旋转电机轴上，电机高速旋转带动反射装置高速旋转。从而不断的通过改变光束的光程来破坏激光的相干性。本实用新型专利技术主要应用在需要破坏激光相干性的场合。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种能够改变激光相干性的一种装置，更确切的说是利用扫描 装置来破坏激光的相干性。
技术介绍
激光具有方向好，单色性好，相干性好，能量集中等诸多优点。自从激光 出现以来，目前激光技术广泛的应用到各个行业和领域。但是对于不同的应用 对激光的要求是不同的，有的应用是利用其能量集中的这一个特点，如激光焊 接，有的是利用其相干性这个特点，如各种干涉仪器，有的利用其激光的单色 性，如利用特定激光波长进行物质检测，有的是利用其方向性，如激光照明。 由于应有的不同，有时需要利用激光的某种特性，但是又不希望另外一种特性， 如需利用其单色性，但又不需要它的相干性。如果有这种需求，就需要破坏激 光的相干性。如激光在照明中的一些需求，由于激光的干涉会产生干涉环而严 重影响成像质量，因此，在这类应用的场合中需要破坏照明中产生的相干性。根据光学基本原理，光波相干应满足以下三点频率相同，相位差恒定，光 程差满足光波波长一半的整数倍。因此要破坏相干性必须能够完成破坏三个环 节的一个。显然，对于激光，光波的波长是无法改变的，光波的相位差也无法 改变，能够改变的也就只有改变光程差。改变光程差的方法有很多，如让激光通过光纤进行输出，由于光线在光纤中 多次反射，就可以有效的破坏相干性，从而消除干涉条纹。但采用这种方式， 需要光纤的光学接口，对于长波红外激光，如二氧化碳激光来讲，光纤的成本很高，且光纤衰减严重，由于该波段的光纤多采用卤化银材料寿命短。有的采 用不同折射率的光学材料重合在一起，让激光通过经过多次折射反射从而改变 光程差，但是该种方式设计制造也较为复杂，同时对于二氧化碳激光来讲由于 可选用的不同折射率的材料少而无法实现该方案。为了破坏激光的相干性，还 可以采用让激光照射到漫反射镜的方式，但这种方式存在光束出射角度无法控 制不能满足对照明方向性的要求。还有人提出，改变照射对象的反射情况，使 其表面漫反射，但是这种方式在很多情况下是不可行的。因此对于一些激光成像技术，如BAGI技术，激光主动成像等技术需求寻求一种高性价比的照明方式 十分必要。本专利技术提出了一种结构简单，易于实现能够满足一般照明应用的， 破坏激光相干性的方法。
技术实现思路
为了解决照明的需要，本专利技术提出了的易于实现、效率高、易于控制、结 构简单的激光相干性破坏装置。本专利技术采用的基本原理是通过改变激光的光程 差的方法实现。本专利技术的实现方式是利用高速转动的装置反射入射光束来实现， 为了实现出射光线的光程差的变化，需要在不同时刻入射光线照射到反射镜的 不同的位置，所说的高速转动可以360度内的高速旋转，也可以是一定角度内 的摆动旋转，还可以是绕运动轴的振动。以上这些方式可以认为是对入射光束 进行扫描。根据前面对专利技术的原理性概述，本专利技术需要， 一个反射装置一个使反射装置 能够转动的电机。根据原理能够得知采用本装置来实现专利技术不需要对转速进行 精确的控制，而只需要具有一定高的转速即可，从而大大的降低控制的成本、 电机的成本以及控制的复杂度，而达到了节省成本的效果。反射装置可以采用反射镜、是楔形镜，扫描振镜或者转鼓。这些反射装置很容易加工和获取，并 且采用专利技术所说的装置对装配的同轴度等各项要求降低，从而降低了人工等各 方面的成本。附图说明图l，激光相干性破坏装置原理图图2，激光相干性破坏装置安装原理图图3， 一种用于楔形反射镜图4， 一种采用转鼓扫描的装置原理图图5， 一种采用振动镜扫描的装置原理图具体实施例本专利技术的一个实施例，如附图1所示，为了完成这样的一个目的，让反射镜 的法线方向同反射镜的转动轴之间存在一微小的夹角，夹角的大小取决于激光 发散角。这样由于夹角的存在就会使在一个旋转周期内光线的出射角度在不断 的变化，激光的路径会不断的变化，光程也会随之变化，从而破坏激光的相干 性。13是平面反射镜，14电机装配结构，15高速电机，ll入射光线，12出射 光线。高速电机15装配到电机装配结构14上，反射镜13装配到高速电机15 的轴上，入射光线入射到反射镜的平面上。经过平面镜反射后出射。如图2所 示，反射镜法线21同高速电机旋转轴22之间存在一定的夹角。由于反射镜法 线21同旋转轴22之间存在一定的夹角，这样旋转时法线21将围绕旋转轴22 进行高速旋转，法线的轨迹将是一个圆锥。根据光学的基本原理光线入射角是入射光线同反射镜法线之间的夹角，因此在入射光线同旋转轴角度固定的时候， 出射光线也将形成圆锥状的出射。这样也就引起了光程的变化。基于同样道理,所说的反射镜13也可以是楔形镜，如图3所示。楔形镜的底部面部分垂直于高 速旋转轴。因为楔形反射镜的法线方向同旋转轴之间存在一定的夹角因此也能 达到破坏相干性的效果。另外楔形镜本身就能保证法线同旋转平面之间微小的 夹角，降低了装配的难度。为了保证照明的质量，夹角的大小需要根据激光的 模式，以及激光的发散角进行计算，连续时刻的光斑能够部分重合，光斑的重 合程度决定了输出光的均匀性，对于符合高斯分布以及近似高斯分布的光束， 这一小的夹角应小于或等于激光光束的发散角。作为本专利技术的第二个实施例，如附图4所示，反射装置采用转鼓43，类似 于通常所说的转鼓扫描装置，转鼓高速转动，从而改变光程差。激光束41入射 到转鼓43反射面，经过反射后为出射光线42， 44是电机的轴，从图可以看出 电机的转轴同转鼓反射面的法线垂直，电机带动转鼓进行高速旋转。根据转鼓 的特性可知，对于转鼓的一个反射面入射光的入射角在不断变化，使光程差不 断的变化，从而改变出射光的相干性。转鼓的面数以及安装需要根据激光的发 散角，光束的束腰以及照明装置的要求进行计算以满足照明的需求。作为本专利技术的第三个实施例，如图5所示，反射装置采用平面镜53，反射 镜绕电机54轴高速摆动旋转，反射镜反射平面的法线垂直于转轴，也就是反射 镜53法线垂直于转动轴反射镜作高频率的小角度旋转运动，也可以称为振动， 振动角度取决于激光的发散角。这样入射光线51的入射角就会不断的变化，出 射光线52的出射角度也随之变化。为了能够较好的破坏相干性，振动频率应尽 可能的高，振动频率不应少于20Hz，振动频率越高，去相干性越好。因目的是 仅仅为了破坏相干性，对振动的线性，可重复性没有太高的要求。因此也降低了对振动电机以及控制器的要求。本专利技术所采用的高速电机可以是成本低的有刷直流电机，无刷直流电机，音圈电机还可以采用其他类型的高速电机。转动电机的转速应当在每分钟2000转 以上，转速太慢会影响破坏干涉的效果，转速过快会对电机以及结构装配提出 高的要求，作为本专利技术的一个优选实施例电机转速在每分钟5000转。如果需要 振动，电机应当能够满足振动频率在20赫兹以上。对这些电机的要求仅仅是需 要提供所需要的转速即可而对其控制的速度精度并无要求。本专利技术中的各个实施例均采用扫描反射的方式来破坏相干性，从目前的激光 器件的工艺水平来讲，采用这种方式的元器件易于加工，且对激光具有较高的 传输效率。如反射镜对二氧化碳激光的反射率很容易达到99%的水平，更好的 能够达到99.9%的水平，且反射镜的基片可以采用各种材料，如玻璃、陶瓷、 金属材料。该方法中采用的基片技工工艺简单，可以满足不同类型激光、不同 光斑大小的激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于破坏激光相干性的装置，包括反射装置，高速电机，入射光束，经过反射装置反射后形成出射光线，其特征在于反射装置安装在高速电机轴上，电机带动反射装置高速转动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董珍时，刘小波，田岳鑫，
申请(专利权)人：董珍时，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]