一种高功率激光长距离传输装置及其长距离传输方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高功率激光长距离传输装置，包括由偶数个两两对应设置的腔镜构成的往返传输腔镜组，每一腔镜通过一个可二维调节的腔镜夹持装置设置在底座上。通过调整腔镜夹持装置的角度，实现了高功率激光在往返传输腔镜组内的往返传输。其中，腔镜镀制有高功率介质膜，反射率大于99％，可实现高功率激光的高效长距离传输。装置整体结构紧凑、传输效率高、调节灵活、便捷，传输距离可调可控。传输距离可调可控。传输距离可调可控。

【技术实现步骤摘要】
一种高功率激光长距离传输装置及其长距离传输方法


[0001]本专利技术涉及激光传输
，特别是涉及一种高功率激光长距离传输装置及其长距离传输方法。

技术介绍

[0002]随着激光技术的发展,许多激光应用领域要求激光束能在空气中长距离传输。一般要求激光束在空气中的传输距离为数十米到数千米，并且要求在一定传输距离内保持特定形状、尺寸。光束在大型激光系统传输过程中经过众多的光学元件以及光学元件夹持装置。高功率激光辐照下，光学元件吸收激光能量产生热应力和热畸变，加之环境振动，空气扰动、湍流和热晕等这些因素严重影响了激光束的传输特性，引起激光束的漂移和扩展。
[0003]由于进行高功率激光试验时明显的危险性和对试验场地要求高等特点，高功率激光传输试验研究往往在室内进行模拟。但是由于试验场所限制，要实现对高功率激光几百米的传输，并对不同传输距离处的光束导出进行测量和分析，获得其传输特性参数，因此进行激光长距离传输方式和传输导光装置的设计，利用此装置进行激光长距离传输特性的研究，具有一定的实际意义。
[0004]对于激光功长距离传输的方式和装置存在很多方法，使用反射镜对光束进行多次反射传输[辜建辉等，高功率激光长距离传输与导光，华中理工大学学报，1995年，Vol.23,No.3]，但传输距离只有51米，场地利用率较低；还有学者通过自行搭建由两片腔镜组成的传输装置进行激光长距离传输的模拟[光学薄膜元件热变形的检测光路，专利技术专利号：1565660授权号：ZL 201210466875.1]可以观测不同传输距离的光斑形态，但传输距离仍然有限，不具备光束导出的功能，只能目测，无法获得光束的传输特性参数数据。
[0005]目前，现有技术的激光长距离传输的方式和导光装置还存在传输方式和功能单一、传输距离受限、试验场地利用率低、灵活性低、等一系列问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术中传输距离受限、试验场地利用率低的技术缺陷，而提供一种高功率激光长距离传输装置。
[0007]本专利技术的另一个目的，是提供上述高功率激光长距离传输装置的长距离传输方法。
[0008]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0009]一种高功率激光长距离传输装置，包括由偶数个两两对应设置的腔镜构成的往返传输腔镜组，每一腔镜通过一个可二维调节的腔镜夹持装置设置在底座上；
[0010]所述腔镜夹持装置包括固定支架和用于夹持腔镜的腔镜夹持组件；
[0011]所述腔镜夹持组件包括用于放置腔镜的腔镜放置框和将所述腔镜定位在所述腔镜放置框上的定位组件；
[0012]所述腔镜放置框通过二维调节组件可调固定在所述固定支架上；
[0013]所述二维调节组件包括上调节螺钮组件、下调节螺钮组件和万向轴承组件，所述腔镜放置框的底部一角通过所述万向轴承组件转动连接于所述固定支架的下部，所述腔镜放置框的顶部一角通过所述上调节螺钮组件转动连接于所述固定支架的上部，所述上调节螺钮组件位于所述万向轴承组件的正上方，以调节所述腔镜放置框的俯仰角度；
[0014]所述腔镜放置框的底部另一角通过所述下调节螺钮组件转动连接于所述固定支架的下部，所述下调节螺钮组件与所述万向轴承组件位于同一水平高度，以调节所述腔镜放置框的水平旋转角度。
[0015]在上述技术方案中，所述腔镜镀制有高功率介质膜，反射率大于99％。
[0016]在上述技术方案中，所述固定支架包括呈一体结构的U形底座和L形固定板，所述上调节螺钮组件安装在所述L形固定板的顶部，所述万向轴承组件安装在所述L形固定板的弯折角位置，所述下调节螺钮组件安装在所述L形固定板的底部远离所述万向轴承组件的一端。
[0017]在上述技术方案中，所述U形底座的水平板上设置有两个长条形的固定孔。
[0018]在上述技术方案中，所述腔镜放置框包括用于承接所述腔镜的底面的底托、用于承接所述腔镜的后侧面的背板和顶板。
[0019]在上述技术方案中，所述定位组件包括横向限位件和纵向限位件；
[0020]所述横向限位件为安装在所述顶板前方的压片；
[0021]所述纵向限位件包括用于压紧所述腔镜的镜片夹条、将所述镜片夹条安装在所述顶板下方的导向钉和螺纹连接于所述顶板上的锁紧钮，所述锁紧钮螺旋向下时给所述镜片夹条施加向下的压力，压紧所述腔镜。
[0022]在上述技术方案中，所述上调节螺钮组件包括嵌装在所述L形固定板上的第一螺纹套筒、与所述第一螺纹套筒螺纹配合的第一螺杆、固定在所述第一螺杆尾端的第一旋钮和嵌装在所述背板上的第一V顶块，所述第一螺杆的尖端为半球形，半球形尖端位于所述第一V顶块的V形槽内；
[0023]所述下调节螺钮组件包括嵌装在所述L形固定板上的第二螺纹套筒、与所述第二螺纹套筒螺纹配合的第二螺杆、固定在所述第二螺杆尾端的第二旋钮和嵌装在所述背板上的第二V顶块，所述第二螺杆的尖端为半球形，半球形尖端位于所述第二V顶块的V形槽内；
[0024]所述L形固定板与所述背板之间通过活动连接件连接。
[0025]在上述技术方案中，所述第一螺纹套筒和所述第二螺纹套筒材质为磷青铜；
[0026]所述第一螺杆和所述第二螺杆材质为含镍合金钢；
[0027]所述第一V顶块和所述第二V顶块材质为SKD11超硬钢。
[0028]在上述技术方案中，所述万向轴承组件包括中间连轴、万向轴承和用于安装所述万向轴承的轴承座，所述轴承座固定在所述L形固定板上，所述万向轴承位于所述L形固定板的通孔内，所述中间连轴一端与所述背板固定连接，另一端通过螺栓固定在所述万向轴承上，所述中间连轴的侧壁与所述通孔的内壁存在间隙以使其在一定角度内转动。
[0029]在上述技术方案中，所述背板和L形固定板相对应的位置上形成有为激光传输过程中调整光斑位置提供参考依据的光斑定位孔。
[0030]在上述技术方案中，相邻两个腔镜夹持装置分别通过所述固定孔固定在一个所述底座上。
[0031]本专利技术的另一方面，一种高功率激光长距离传输装置的长距离传输方法，
[0032]所述高功率激光长距离传输装置包括包括由偶数个两两对应设置的腔镜构成的往返传输腔镜组，每一腔镜通过腔镜夹持装置设置在底座上以调节腔镜的左右角和俯仰角；
[0033]步骤1：高功率激光光束经导入腔镜CM反射后，穿过腔镜组中末端腔镜CMn对应的腔镜夹持装置下方的孔隙，以较小的仰角照射到首端腔镜CM1上，在首端腔镜CM1上形成第一个光斑；
[0034]步骤2：依次调节往返传输腔镜组中各腔镜的左右角和俯仰角，使高功率激光光束自首端腔镜CM1依次传输至倒数第二个腔镜CMn-1，并在各腔镜上形成第一个光斑，完成前半个光程的传输；
[0035]步骤3：调节倒数第二个腔镜CMn-1的左右角和俯仰角，使高功率激光光束按照比前半个光程稍高的光路自倒数第二个腔镜CMn-1依次传输至末端腔镜，在倒数第三个腔镜CMn-1至首端腔镜CM1上形成第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率激光长距离传输装置，其特征在于，包括由偶数个两两对应设置的腔镜构成的往返传输腔镜组，每一腔镜通过一个可二维调节的腔镜夹持装置设置在底座上；所述腔镜夹持装置包括固定支架(1)和用于夹持腔镜的腔镜夹持组件；所述腔镜夹持组件包括用于放置腔镜的腔镜放置框(2)和将所述腔镜定位在所述腔镜放置框(2)上的定位组件；所述腔镜放置框(2)通过二维调节组件可调固定在所述固定支架(1)上；所述二维调节组件包括上调节螺钮组件、下调节螺钮组件和万向轴承组件，所述腔镜放置框(2)的底部一角通过所述万向轴承组件转动连接于所述固定支架(1)的下部，所述腔镜放置框(2)的顶部一角通过所述上调节螺钮组件转动连接于所述固定支架(1)的上部，所述上调节螺钮组件位于所述万向轴承组件的正上方，以调节所述腔镜放置框(2)的俯仰角度；所述腔镜放置框(2)的底部另一角通过所述下调节螺钮组件转动连接于所述固定支架(1)的下部，所述下调节螺钮组件与所述万向轴承组件位于同一水平高度，以调节所述腔镜放置框(2)的水平旋转角度。2.如权利要求1所述的高功率激光长距离传输装置，其特征在于，所述腔镜镀制有高功率介质膜，反射率大于99％。3.如权利要求1所述的高功率激光长距离传输装置，其特征在于，所述固定支架(1)包括呈一体结构的U形底座(1-1)和L形固定板(1-2)，所述上调节螺钮组件安装在所述L形固定板(1-2)的顶部，所述万向轴承组件安装在所述L形固定板(1-2)的弯折角位置，所述下调节螺钮组件安装在所述L形固定板(1-2)的底部远离所述万向轴承组件的一端。4.如权利要求3所述的高功率激光长距离传输装置，其特征在于，所述U形底座(1-1)的水平板上设置有两个长条形的固定孔(5)。5.如权利要求3所述的高功率激光长距离传输装置，其特征在于，所述腔镜放置框(2)包括用于承接所述腔镜的底面的底托(2-1)、用于承接所述腔镜的后侧面的背板(2-2)和顶板(2-3)。6.如权利要求5所述的高功率激光长距离传输装置，其特征在于，所述定位组件包括横向限位件和纵向限位件；所述横向限位件为安装在所述顶板(2-3)前方的压片(4)；所述纵向限位件包括用于压紧所述腔镜的镜片夹条(6)、将所述镜片夹条(6)安装在所述顶板(2-3)下方的导向钉(7)和螺纹连接于所述顶板(2-3)上的锁紧钮(3)，所述锁紧钮(3)螺旋向下时给所述镜片夹条(6)施加向下的压力，压紧所述腔镜。7.如权利要求5所述的高功率激光长距离传输装置，其特征在于，所述上调节螺钮组件包括嵌装在所述L形固定板(1-2)上的第一螺纹套筒(8)、与所述第一螺纹套筒(8)螺纹配合的第一螺杆(9)、固定在所述第一螺杆(9)尾端的第一旋钮(10)和嵌装在所述背板(2-2)上的第一V顶块(11)，所述第一螺杆(9)的尖端为半球形，半球形尖端位于所述第一V顶块(11)的V形槽内；所述下调节螺钮组件包括嵌装在所述L形固定板(1-2)上的第二螺纹套筒(15)、与所述第二螺纹套筒(15)螺纹配合的第二螺杆(16)、固定在所述第二螺杆(16)尾端的第二旋钮(18)和嵌装在所述背板(2-2)上的第二V顶块(17)，所述第二螺杆(16)的尖端为半球形，半
球形尖端位于所述第二V顶块(17)的V形槽内；所述L形固定板(1-2)与所述背板(2-2)之间通过活动连接件连接。8.如权利要求7所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽娜，孙亮，安振杰，钱金宁，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：