一種棱鏡式環形激光器光路共面度檢測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種棱鏡式環形激光器光路共面度檢測系統，包括固定在基座上的待檢棱鏡式環形諧振腔，沿棱鏡式環形諧振腔的一角上設有與外源穩頻激光器出射激光束相對應的半反射、半透射鏡，另設置有三塊能夠反射出射激光束的全反射棱鏡，在三個全反射棱鏡的任意一個外側加裝有衍射輔助光闌；與半反射、半透射鏡a反射的激光束水平位置設有全反射鏡，與全反射棱鏡反射和全反射鏡反射的激光束垂直相交處設有半反射、半透射鏡b；半反射、半透射鏡b反射的激光束對應設有光功率計，半反射、半透射鏡b透射的激光束對應設有CCD探測器。本系統對四棱鏡諧振腔光路的共面度進行高精度檢測，能夠實現測試結果準確、有效、直觀的要求。
【專利說明】一種棱鏡式環形激光器光路共面度檢測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及精密裝配【技術領域】，特別涉及一種棱鏡式環形激光器光路共面度檢測系統。
【背景技術】
[0002]對于有著高性能穩定度要求的相干檢測激光光源一棱鏡式環形激光器而言，光路共面性直接關系這種激光器工作時性能的穩定性。這種激光器對諧振腔體以及貼附在諧振腔體對應位置的棱鏡角度尺寸精度要求很高，一般腔體或者棱鏡幾十秒的塔差就足以差生影響，由于涉及微觀尺寸的測量，直接測量非常困難。為此，根據激光干涉原理設計一種新的檢測方案，即通過干涉光斑能量的分布情況(干涉條紋的垂直度)，間接反映光通過非共面諧振腔時能量受到的調制作用，從而反映由四塊棱鏡組成的諧振腔光路的共面度成為目前本領域亟待解決的技術問題。實踐證明這種方案檢測靈敏度很高，滿足工程實際要求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種棱鏡式環形激光器光路共面度檢測系統，以解決這種激光器裝配過程中棱鏡以及腔體加工塔差難以檢測，其影響難以消除的技術問題，從而實現對這種高工作穩定要求的激光器裝配質量的有效控制。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0005]—種棱鏡式環形激光器光路共面度檢測系統，包括一固定在基座上的待檢棱鏡式環形諧振腔，沿待檢棱鏡式環形諧振腔的一個角上設有一與外源穩頻激光器出射激光束相對應的半反射、半透射鏡a，在另三個角上設置有三塊能夠反射出射激光束的全反射棱鏡，在三個全反射棱鏡的任意一個外側加裝有衍射輔助光闌；與半反射、半透射鏡a反射的激光束水平位置設有一與其布置角度相同的全反射鏡，與全反射棱鏡反射的激光束和全反射鏡反射的激光束垂直相交處設有一半反射、半透射鏡b ;所述半反射、半透射鏡b反射的激光束對應設有一光功率計，所述半反射、半透射鏡b透射的激光束對應設有一CCD探測器。
[0006]進一步地，所述衍射輔助光闌為一端部呈梯形結構的光楔，衍射輔助光闌鏡面與全反射棱鏡鏡面角度分布一致。
[0007]進一步地，所述半反射、半透射鏡a鏡面與出射激光束成傾斜角度設置，鏡面的傾斜角度為45°。
[0008]進一步地，所述全反射鏡鏡面與激光束成傾斜角度設置，鏡面的傾斜角度為45°。
[0009]進一步地，所述半反射、半透射鏡b鏡面與垂直相交的全反射棱鏡反射的激光束和全反射鏡反射激光束成傾斜角度設置，鏡面的傾斜角度為45°。
[0010]相對于現有技術，本發明的有益效果在于:
[0011]本套系統可通過棱鏡和腔體的匹配挑選排除棱鏡或腔體的加工誤差，對四棱鏡諧振腔光路的共面度進行高精度檢測，實現對棱鏡式激光器光路結構的匹配、調整裝配。本套系統利用激光干涉光斑包含激光傳輸過程中將受到光路誤差引起激光相位調制的原理，利用干涉光斑信息反映待檢光路的共面性信息。并依據光學干涉現象產生的條件:參與干涉的兩束光，①同頻率(一個外源穩頻激光器分光而來，能夠滿足)；②光振動方向相同(一個外源穩頻激光器分光而來，能夠滿足);③相位差恒定(光路不變，誤差恒定，能夠滿足)，根據外源激光器穿光、與外源激光器出光進行干涉，獲得的干涉光斑圖樣，進行光路共面度的檢測。
[0012]為了方便判斷，設計了衍射輔助光闌，將衍射尾跡作為檢定干涉光斑是否垂直的標準。在干涉光斑水平方向上獲得長尾跡(衍射光斑)，若干涉條紋垂直于衍射尾跡，則表明光路共面度滿足要求，若干涉條紋不垂直于衍射尾跡，發生傾斜，則表明光路共面度存在問題，更換棱鏡進行匹配。
[0013]本發明干涉檢測分辨力極強，通過干涉光斑能量的分布，可以明確反映光路中存在的各種問題。系統只需一次對光，只要保證各部分位置基本不變，可以方便完成多個諧振腔和棱鏡共面度的檢測和選配。設計了輔助衍射光闌，在干涉光斑中加入明顯的參照，使檢定工作方便易行。
[0014]本裝配系統已在工程實際中得到應用，測試結果準確、有效、直觀，只需稍作改進，原理上可適用于各類高精度相干檢測用激光光源的光路精密檢測的要求。該系統對棱鏡式激光器光路的精密檢測以及棱鏡和腔體的選配裝配有重要意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為棱鏡式激光器光路不意圖。
[0016]圖2為本發明一種棱鏡式環形激光器光路共面度檢測系統的結構示意圖。
[0017]圖3 (a)、圖3 (b)為本發明設計的輔助衍射光闌結構示意圖。
[0018]圖4 (a)、圖4 (b)是本發明檢測結果示意圖。
[0019]圖中:1_外源穩頻激光器；2_半反射、半透射鏡a ；3-棱鏡式環形諧振腔；4_全反射棱鏡；5_衍射輔助光闌；6_全反射鏡；7_半反射、半透射鏡b ；8-CCD探測器；9_光功率計；10-激光束。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述。
[0021]圖1為棱鏡式激光器光路示意圖。請參閱圖2所示，本發明是一種棱鏡式環形激光器光路共面度檢測系統，包括:外源穩頻激光器1、半反射、半透射鏡2、7、棱鏡式環形諧振腔3、全反射棱鏡4、衍射輔助光闌5、全反射鏡6、CCD探測器8、光功率計9和基座。
[0022]在基座上固定一待檢棱鏡式環形諧振腔3，沿待檢棱鏡式環形諧振腔3的一個角上設有一與外源穩頻激光器I出射激光束10相對應的、鏡面呈45°布置的半反射、半透射鏡a2，在另三個角上設置有三塊能夠反射出射激光束10的全反射棱鏡4，使得出射激光束10在經過半反射、半透射鏡a2透射后經三個全反射棱鏡4后水平反射；在三個全反射棱鏡4的任意一個外側加裝有衍射輔助光闌5 ;與半反射、半透射鏡a2反射的激光束10水平位置設有一與其布置角度相同的全反射鏡6,與全反射棱鏡4水平反射的激光束10和全反射鏡6垂直反射的激光束10垂直相交處設有一半反射、半透射鏡b7 ;半反射、半透射鏡b7反射的激光束10對應設有一光功率計9，半反射、半透射鏡b7透射的激光束10對應設有一CCD探測器8。
[0023]如圖3 (a)所示，衍射輔助光闌5為一端部呈梯形結構的光楔；如圖3 (b)所示，設置在全反射棱鏡4外側的衍射輔助光闌5內端面將相鄰全反射棱鏡4反射的激光束部分反射，部分沿光楔梯形垂直端和梯形斜面反射。
[0024]衍射輔助光闌5鏡面與全反射棱鏡4鏡面角度分布一致。
[0025]半反射、半透射鏡a2鏡面與出射激光束10成傾斜角度設置，全反射鏡6鏡面與激光束10成傾斜角度設置，半反射、半透射鏡a2鏡面和全反射鏡6鏡面的傾斜角度均為45°。半反射、半透射鏡b7鏡面與垂直相交的全反射棱鏡4反射的激光束10和全反射鏡6反射激光束10成傾斜角度設置，鏡面的傾斜角度為45°。
[0026]本實施例在使用過程中，將待檢棱鏡式環形諧振腔3腔體固定在基座上，并在諧振腔體的對應位置放置待檢棱鏡，打開外源穩頻激光器I的開關，調整入射光位置，使外源穩頻激光器I穿光點亮待檢驗棱鏡式環形諧振腔3腔體。放置半反射、半透射鏡a2、半反射、半透射鏡b7以及全反射鏡6，使之組成如圖2所示的光路，并在CXD探測器8前獲得干涉光斑。從光功率計9讀取光功率，并適當調節外源穩頻激光器I的泵浦功率，保證CCD探測器8上的讀取的光斑條紋邊沿清晰。此時，可通過CCD探測器8檢視干涉光斑，如光斑中出現能量異常調制的現象，更換調整待檢驗棱鏡，直到獲得理想干涉條紋，完成檢定和選配。
[0027]由外源穩頻激光器I出射的激光束10通過半反射、半透射鏡2分為兩路，一路投射到全反射鏡6上，一路透射入棱鏡式諧振腔3 ;透射入棱鏡式諧振腔3的激光束10經過三個全反射棱鏡4的反射，再沿與原入射諧振腔光束垂直的方向射出諧振腔3 ;在三個全反射棱鏡4的任意一個外側加裝衍射輔助光闌5，裝配該光闌的目的是在干涉光斑獲得衍射尾跡，衍射尾跡可作為檢定干涉光斑是否垂直的標準。透射出棱鏡式環形諧振腔3的激光束10在半反射、半透射鏡7的表面和經由全反射鏡6的光發生干涉，其干涉光斑入射CXD探測器8，CCD探測器8輸出干涉光斑圖樣；另外，在半反射、半透射鏡7的另側放置光功率計9，用于檢測光功率，指導調節外源激光器的輸出功率。
[0028]圖4顯示了本發明檢測結果，干涉光斑中央為暗條紋，兩側的長尾跡是對稱安裝了兩片輔助衍射光闌的結果；圖4 (a)為共面度合格的諧振腔體干涉光斑；圖4 (b)為共面度不合格的諧振腔體干涉光斑。
[0029]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的【具體實施方式】僅限于此，對于本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。
【權利要求】
1.一種棱鏡式環形激光器光路共面度檢測系統,其特征在于:包括一固定在基座上的待檢棱鏡式環形諧振腔(3)，沿待檢棱鏡式環形諧振腔(3)的一個角上設有一與外源穩頻激光器(I)出射激光束(10)相對應的半反射、半透射鏡a (2)，在另三個角上設置有三塊能夠反射出射激光束(10)的全反射棱鏡(4)，在三個全反射棱鏡(4)的任意一個外側加裝有衍射輔助光闌(5);與半反射、半透射鏡a (2)反射的激光束(10)水平位置設有一與其布置角度相同的全反射鏡(6 )，與全反射棱鏡(4)反射的激光束(10 )和全反射鏡(6 )反射的激光束(10)垂直相交處設有一半反射、半透射鏡b (7);所述半反射、半透射鏡b (7)反射的激光束(10)對應設有一光功率計(9)，所述半反射、半透射鏡b (7)透射的激光束(10)對應設有一 CXD探測器(8)。
2.如權利要求1所述一種棱鏡式環形激光器光路共面度檢測系統，其特征在于:所述衍射輔助光闌(5)為一端部呈梯形結構的光楔，衍射輔助光闌(5)鏡面與全反射棱鏡(4)鏡面角度分布一致。
3.如權利要求1所述一種棱鏡式環形激光器光路共面度檢測系統，其特征在于:所述半反射、半透射鏡a (2)鏡面與出射激光束(10)成傾斜角度設置，鏡面的傾斜角度為45°。
4.如權利要求1所述一種棱鏡式環形激光器光路共面度檢測系統，其特征在于:所述全反射鏡(6)鏡面與激光束(10)成傾斜角度設置，鏡面的傾斜角度為45°。
5.如權利要求1所述一種棱鏡式環形激光器光路共面度檢測系統，其特征在于:所述半反射、半透射鏡b (7)鏡面與垂直相交的全反射棱鏡(4)反射的激光束(10)和全反射鏡(6)反射激光束(10)成傾斜角度設置，鏡面的傾斜角度為45°。
【文檔編號】G01M11/02GK103712779SQ201310689100
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月16日 優先權日:2013年12月16日
【發明者】劉健寧, 鐘聰, 屈波 申請人:西安北方捷瑞光電科技有限公司