一种棱镜式环形激光器稳频状态合光棱镜装配系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种棱镜式环形激光器稳频状态合光棱镜装配系统，该系统主要由数字稳频伺服电路、稳频伺服机构、高精度光电探测器三部分组成，该系统改进了环形激光器稳频工作原理，免去了环形激光器高精度稳频必须的压电陶瓷抖动，从而使装配过程不受机抖影响，并且获得适宜装配需要的稳频精度。利用高精度光电探测器，通过对全反射棱镜布儒斯特角透射光光强的检测，利用数字稳频电路计算出频率位置，控制稳频伺服机构通过热过程调节腔体光学腔长，达到稳频目的。本装配系统已在工程实际中得到应用，只需稍作改进，原理上可适用于激光器各种光学件稳频状态下精密装配的要求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及装配
，特别涉及一种棱镜式环形激光器稳频状态合光棱镜装配系统。
技术介绍
传统的反射镜式环形激光器合光原理是通过在反射镜镜面镀制一定透过率的膜层，稱合部分光用于其后的干涉检测。全反射棱镜式环形激光器的合光棱镜完全免镀膜，其工作原理是通过加工一个波长厚度量级的小间隙，利用光波在棱镜中传播的倏逝波进行耦合，并输出。耦合输出能量的多少，通过合光棱镜装配前后阈值电压的变化情况来衡量。由于阈值电压与激光器工作的实时频率状态，即纵模状态紧密相关，所以必须通 过在装配过程中稳频，将激光器的频率锁定在最佳工作点上，以达到准确衡量这种合光棱镜装配位置的目的。一般气体激光器采用兰姆凹陷稳频法，需要压电陶瓷控制反射镜往复伸缩改变腔长，达到扫模、鉴相、稳频的目的。这种方法由于陶瓷在交流电压作用下机械抖动的不稳定性，无法在装配过程中使用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种棱镜式环形激光器稳频状态合光棱镜装配系统，以解决激光器装配过程中合光棱镜位置装配不准的技术问题。为了实现上述目的，本技术采用了以下技术方案该装配系统包括光电探测器、A/D (模/数)转换模块、D/A (数/模)转换模块、稳频伺服电路以及稳频伺服机构，所述A/D转换模块的输入端与光电探测器相连，A/D转换模块的输出端与稳频伺服电路的输入端相连，稳频伺服电路的输出端与D/A转换模块的输入端相连，D/A转换模块的输出端与稳频伺服机构相连，所述稳频伺服机构包括用于控制激光器光路中的空气温度的合金加热丝。所述稳频伺服电路包括鉴相模块、与A/D转换模块相连的滤波模块以及与D/A转换模块相连的比较器，鉴相模块分别与滤波模块以及比较器相连。所述装配系统还包括用于固定激光器的转台夹具。所述装配系统还包括机箱、高度可调节的支架以及与稳频伺服电路、稳频伺服机构分别相连的触屏显示器，光电探测器以及A/D转换模块封装于支架上，D/A转换模块、稳频伺服电路以及触屏显示器封装于机箱内。本技术所述装配系统改进了环形激光器稳频工作原理，免去了环形激光器高精度稳频必须的压电陶瓷抖动，从而使装配过程不受机抖影响，并且获得适宜装配需要的稳频精度。本技术利用高精度光电探测器对全反射棱镜透射光光强进行检测，利用数字稳频伺服电路计算出频率位置，利用稳频伺服机构通过热过程调节激光器腔体光学腔长，达到装配过程中稳频的目的，本技术所述装配系统可适用于激光器各种光学件稳频状态下精密装配的要求。附图说明图1为本技术的工作原理示意图；图2为本技术所述稳频用光的示意图；图中激光器1、光电探测器2、A/D转换模块3、稳频伺服电路4、D/A转换模块5、稳频伺服机构6、全反射棱镜7、全反射棱镜布儒斯特角^具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明。参见图1，本技术所述装配系统包括高精度光电探测器2、A/D转换模块3、D/ A转换模块5、稳频伺服电路4以及稳频伺服机构6，所述A/D转换模块3的输入端与高精度光电探测器相连，A/D转换模块3的输出端与稳频伺服电路4的输入端相连，稳频伺服电路4的输出端与D/A转换模块5的输入端相连，D/A转换模块5的输出端与稳频伺服机构6相连，所述稳频伺服机构6包括用于控制激光器光路中的空气温度的合金加热丝，通过调节合金加热丝上的电压，可以无干扰的实现稳频，所述稳频伺服电路4包括鉴相模块、与A/D转换模块3相连的滤波模块以及与D/A转换模块5相连的比较器，鉴相模块分别与滤波模块以及比较器相连。所述装配系统还包括用于固定激光器I的转台夹具，所述装配系统还包括机箱、高度可调节的支架以及与稳频伺服电路4、稳频伺服机构6分别相连的触屏显示器，其中，高精度光电探测器以及A/D转换模块3封装于支架上，D/A转换模块5、稳频伺服电路4以及触屏显示器封装于机箱内，稳频伺服机构通过线缆与机箱相连。将待装配棱镜式环形激光器固定在转台夹具上，调整高精度光电探测器的高度，使激光器布儒斯特角稱合光正入射至高精度光电探测器的光窗表面，打开系统机箱，打开光电探测器开关，由稳频伺服电路配合高精度光电探测器开始激光器模态扫描过程，I分钟后模态扫描完成，稳频伺服电路获得激光器的最佳工作点频率，并控制稳频伺服机构实时、自动的将激光器频率稳定到最佳工作点频率上，上述过程通过触屏显示器显示后，开始合光棱镜装配，其间要衡量装配位置是否满足要求时，通过触频显示器向稳频伺服机构发出锁定合金加热丝电压的信号，此时可进行阈值电压测试，如合格，可停止系统稳频工作，关闭电源；如装配结果不合格，需要重新扫模，获得最佳稳频工作点工作状态，重新装配。如此往复，完成整个装配过程。利用合金加热丝作为稳频伺服机构的主要部件，通过升高、降低加热丝上的电压，控制环形激光器光路中一段空气的密度状况，从而控制谐振腔光学腔长，实现激光器频率工作点的实时控制。在实际测量中，位置调整夹具(转台夹具)方便、实用，可以保证至多经过2次装配过程即可完成一个谐振腔合光棱镜位置的准确装配(5 10分钟内)。参见图2，在未安装合光棱镜之前，激光器谐振腔无输出光用于稳频，本技术的创新之处在于利用全反射棱镜布儒斯特角的透射光进行稳频，可以实现装配过程中的稳频，但由于布儒斯特角透射光仅为全光路总能量的1%左右，所以必须借助数字电路的能力进行滤波、数据处理。本技术具有以下优点无需机械抖动实现激光器的稳频控制，从而避免了抖动对装配过程的影响；稳频伺服机构采用加热稳频替代了压电元件稳频，获得了适合于装配过程的稳频实现方案；稳频精度稍逊于兰姆凹陷稳频法，但可以满足稳频装配的需要；设计了操作界面及控制软件，实现了触屏可视化操作，简单、处理快捷、稳频结果准确；设计了一套结构稳定，适应于输出光对准的转台夹具，该系统对全反射棱镜式环形激光器合光棱镜位置的准确装配有重要意义。权利要求1.一种棱镜式环形激光器稳频状态合光棱镜装配系统，其特征在于该装配系统包括光电探测器(2)、A/D转换模块(3)、D/A转换模块(5)、稳频伺服电路(4)以及稳频伺服机构(6),所述A/D转换模块(3)的输入端与光电探测器(2)相连,A/D转换模块(3)的输出端与稳频伺服电路(4)的输入端相连,稳频伺服电路(4)的输出端与D/A转换模块(5)的输入端相连，D/A转换模块(5)的输出端与稳频伺服机构(6)相连，所述稳频伺服机构(6)包括用于控制激光器光路中的空气温度的合金加热丝。2.根据权利要求1所述一种棱镜式环形激光器稳频状态合光棱镜装配系统，其特征在于所述稳频伺服电路(4)包括鉴相模块、与A/D转换模块(3)相连的滤波模块以及与D/A转换模块(5)相连的比较器，鉴相模块分别与滤波模块以及比较器相连。3.根据权利要求1所述一种棱镜式环形激光器稳频状态合光棱镜装配系统，其特征在于所述装配系统还包括用于固定激光器(I)的转台夹具。4.根据权利要求1所述一种棱镜式环形激光器稳频状态合光棱镜装配系统，其特征在于所述装配系统还包括机箱、高度可调节的支架以及与稳频伺服电路(4)、稳频伺服机构(6)分别相连的触屏显示器，光电探测器(2)以及A/D转换模块(3)封装于支架上，D/A转换模块(5)、稳频伺服电路(4)以及触屏显示器封装于机箱内。专利摘要本技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种棱镜式环形激光器稳频状态合光棱镜装配系统，其特征在于：该装配系统包括光电探测器（2）、A/D转换模块（3）、D/A转换模块（5）、稳频伺服电路（4）以及稳频伺服机构（6），所述A/D转换模块（3）的输入端与光电探测器（2）相连，A/D转换模块（3）的输出端与稳频伺服电路（4）的输入端相连，稳频伺服电路（4）的输出端与D/A转换模块（5）的输入端相连，D/A转换模块（5）的输出端与稳频伺服机构（6）相连，所述稳频伺服机构（6）包括用于控制激光器光路中的空气温度的合金加热丝。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张琼，蒋军彪，刘健宁，钟聪，胡志强，
申请(专利权)人：西安北方捷瑞光电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：