本发明专利技术公开了一种适用于直管蒸发装置的光路稳定结构，包括空气扰动补偿机构和光路漂移量探测机构，所述空气扰动补偿机构包括Ⅰ号快速反射镜和设置于其反射光路上的Ⅱ号快速反射镜，Ⅰ号快速反射镜设置于激光器发射光路上；所述光路漂移量探测机构包括设置于Ⅱ号快速反射镜反射光路上的分光镜和设置于分光镜反射管路上的位置探测器；所述Ⅰ号快速反射镜和Ⅱ号快速反射镜之间设置准直调整系统。本发明专利技术用于稳定通过直管蒸发装置的激光光路，提高激光准直精度，减少激光器本身波动和环境空气扰动等引起的光路偏移。扰动等引起的光路偏移。扰动等引起的光路偏移。
【技术实现步骤摘要】
适用于直管蒸发装置的光路稳定结构
[0001]本专利技术属于激光准直
，具体涉及一种适用于直管蒸发装置的光路稳定结构。
技术介绍
[0002]激光沿长度方向通过蒸发装置，与装置中的蒸发气体进行相互作用，由于激光器本身的变化和光束在传输过程中受大气的扰动影响，激光光路在经过远距离传输后，光路偏移量会被放大；同时由于直管蒸发装置长度较长且圆形截面相对较小，又要求光斑尺寸和直管横截面积相匹配，因此光路偏移以及光束准直精度将会影响激光与直管蒸发装置内蒸发气体的作用过程，降低反应效率。
[0003]目前国内外激光准直技术多应用于测量、检测领域，针对固定目标的点进行定位稳定，直管蒸发装置的光路要求对较大的光斑面进行长距离的准直和指向稳定，同时实验中需要对不同直径的直管蒸发装置进行长时间实验，要求光路调整便捷，调整后长时间稳定，因此现有的激光准直装置无法满足上述需求，亟需设计一个能够满足直管蒸发装置的新的结构来提高激光光束的长时间方向稳定性，并能根据所用蒸发装置的尺寸对光斑尺寸进行调整。
技术实现思路
[0004]本专利技术是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种适用于直管蒸发装置的光路稳定结构。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种适用于直管蒸发装置的光路稳定结构，包括空气扰动补偿机构和光路漂移量探测机构，所述空气扰动补偿机构包括Ⅰ号快速反射镜和设置于其反射光路上的Ⅱ号快速反射镜，Ⅰ号快速反射镜设置于激光器发射光路上；所述光路漂移量探测机构包括设置于Ⅱ号快速反射镜反射光路上的分光镜和设置于分光镜反射管路上的位置探测器；所述Ⅰ号快速反射镜和Ⅱ号快速反射镜之间设置准直调整系统。
[0006]在上述技术方案中，直管蒸发装置设置于所述分光镜的透射光路上。
[0007]在上述技术方案中，所述Ⅰ号快速反射镜设置于尽可能靠近激光器的位置。
[0008]在上述技术方案中，所述Ⅱ号快速反射镜设置于尽可能靠近直管蒸发装置的入射窗口的位置。
[0009]在上述技术方案中，所述位置探测器由2个PSD 2D位置敏感探测器组成。
[0010]在上述技术方案中，所述准直调整系统包括基座机构和准直机构，所述基座机构包括四维调整座和设置于四维调整座上的导轨；所述准直机构包括沿光路依次设置的Ⅰ号透镜、Ⅱ号透镜和光阑；Ⅰ号透镜、Ⅱ号透镜和光阑均设置于导轨上。
[0011]在上述技术方案中，所述Ⅰ号透镜、Ⅱ号透镜和光阑均通过磁性固定座设置于导轨上。
号快速反射镜3放置在尽可能靠近吸收腔体，即直管蒸发装置7的入射窗口，光路中用到的其它反射镜等光学器件尽可能也放置在Ⅰ号快速反射镜2、Ⅱ号快速反射镜3之间，有利于提高光束的稳定性。
[0023]所述准直调整系统6安装在两个快速反射镜之间的光路上，包括基座机构和准直机构，所述基座机构包括四维调整座9和设置于四维调整座9上的导轨8；所述准直机构包括沿光路依次设置的Ⅰ号透镜10、Ⅱ号透镜11和光阑12；Ⅰ号透镜10、Ⅱ号透镜11和光阑12均设置于导轨8上。
[0024]所述Ⅰ号透镜10、Ⅱ号透镜11和光阑12均通过磁性固定座15设置于导轨8上。
[0025]所述Ⅰ号透镜10、Ⅱ号透镜11和光阑12的中心水平线共线。
[0026]所述准直调整系统6还包括定位机构，定位机构包括Ⅰ号光束定位板13和Ⅱ号光束定位板14，两者分别设置于导轨8的两端。
[0027]所述Ⅰ号光束定位板13和Ⅱ号光束定位板14上均形成小孔，且两者小孔的中心位于Ⅰ号透镜10、Ⅱ号透镜11和光阑12的中心水平线上。通过测量透过两个小孔的激光功率来确定准直机构的透镜、光阑中心水平线是否和光路重合，调节四维调整座的旋钮来改变准直机构的位置，当透过功率最大时，可以认为此时透镜中心水平线与光路光束中心重合，拆下两个光束定位板，安装透镜组和光阑对光束进行准直调整，得到和直管蒸发装置相匹配的光斑尺寸，调整光阑大小修正光斑形状，之后旋转磁性固定座旋钮，固定透镜及光阑位置。
[0028]所述位置探测器4由2个PSD 2D位置敏感探测器组成，根据PSD位置探测器对分光束探测确定光路漂移量计算补偿量控制反射镜进行补偿。
[0029]本专利技术装置利用现有商用稳定指向系统的Aligna软件，分别确定马达和压电的4
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4输出矩阵参数。该矩阵共有16个参数，由四个基本的光束位移量构成，“Ax”、“Ay”表示光束在X和Y方向上的角度漂移量，“Bx”、“By”表示光束在X和Y方向上的位置漂移量，另外用“1x”、“1y”、“2x”和“2y”表示Ⅰ号快速反射镜2和Ⅱ号快速反射镜3在X、Y方向上驱动器的线性移动。其中压电的输出矩阵参数可以在长距离系统上通过自主学习模块获得，在实验过程中，搭建好实验激光系统后，设置合适的功率增益参数PSD A gain和PSD B gain，使参考光可以被探测器探测到。调整PSD 4D探测器位置及两个PSD 2D探测器的角度，使参考光的光斑位于中心原点附近，打开压电和马达驱动，自动锁定PSD中的光斑位置和角度，减少光束传输过程中的抖动，并记录了光斑轨迹。未锁定时，3小时内PSD内光束最大位置偏移量为3.5mm，锁定后，最大位置偏移量为0.03mm。
[0030]本专利技术的工作原理：为解决直管蒸发装置的光路稳定问题，首先，采用一对快速反射镜对空气扰动影响进行反馈补偿，PSD位置探测器对分光束进行探测来确定光路漂移量，根据漂移量计算补偿量控制反射镜进行补偿；其次，在这两个反射镜之间的导轨上安装透镜和光阑，对光束准直和光斑大小进行调整。
[0031]本专利技术自动锁定PSD探测器中的光斑位置和角度，减少光束传输过程中的抖动，在未锁定时，3小时内光束最大位置偏移量为3.5mm，锁定后，最大位置偏移量减小为0.03mm；透镜和光阑组成的准直调整系统安装在两个电动快速反射镜之间，四维调整座9、磁性固定座15本身可以进行调整，保证透镜、光阑中心和光路重合，调整固定后，透镜仅可以进行光
路传输方向上的一维运动调整，提高实验操作便捷性和光路稳定性。
[0032]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0033]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0034]在本专利技术的描述中，需要说明本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于直管蒸发装置的光路稳定结构，其特征在于：包括空气扰动补偿机构和光路漂移量探测机构，所述空气扰动补偿机构包括Ⅰ号快速反射镜（2）和设置于其反射光路上的Ⅱ号快速反射镜（3），Ⅰ号快速反射镜（2）设置于激光器（1）发射光路上；所述光路漂移量探测机构包括设置于Ⅱ号快速反射镜（3）反射光路上的分光镜（5）和设置于分光镜（5）反射管路上的位置探测器（4）；所述Ⅰ号快速反射镜（2）和Ⅱ号快速反射镜（3）之间设置准直调整系统（6）。2.根据权利要求1所述的适用于直管蒸发装置的光路稳定结构，其特征在于：直管蒸发装置（7）设置于所述分光镜（5）的透射光路上。3.根据权利要求1所述的适用于直管蒸发装置的光路稳定结构，其特征在于：所述Ⅰ号快速反射镜（2）设置于尽可能靠近激光器（1）的位置。4.根据权利要求1所述的适用于直管蒸发装置的光路稳定结构，其特征在于：所述Ⅱ号快速反射镜（3）设置于尽可能靠近直管蒸发装置（7）的入射窗口的位置。5. 根据权利要求1所述的适用于直管蒸发装置的光路稳定结构，其特征在于：所述位置探测器（4）由2个PSD 2D位置敏感探测器组成。6.根据权利要求1所述的适用于直管蒸发装置的光路稳定结构，...
【专利技术属性】
技术研发人员：凌菲彤，孙桂侠，熊明，刘涛，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：
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