基于光束調制的激光漂移量反饋控制系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種基于光束調制的激光漂移量反饋控制系統，包括激光器(1)、第一平凸鏡(2)、第二平凸鏡(3)、平行鏡(4)、角反射鏡(5)、第一分光鏡(6)、第一QPD(7)、第二分光鏡(8)、匯聚透鏡(9)和第二QPD(10)，所述激光器(1)、第一平凸鏡(2)、第二平凸鏡(3)、平行鏡(4)和角反射鏡(5)沿著與b方向平行的光路設置，所述角反射鏡(5)、第一分光鏡(6)和第二分光鏡(8)沿著與a方向平行的光路設置。本實用新型專利技術提供的基于光束調制的激光漂移量反饋控制系統完成了對光束的傳輸、匯聚、調制和光功率的分配，并通過不同器件的反射完成對光束漂移的光學補償，同時精確的設置保證了信號測試的高精度。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本技術涉及一種基于光束調制的激光漂移量反饋控制系統，包括激光器(1)、第一平凸鏡(2)、第二平凸鏡(3)、平行鏡(4)、角反射鏡(5)、第一分光鏡(6)、第一QPD(7)、第二分光鏡(8)、匯聚透鏡(9)和第二QPD(10)，所述激光器(1)、第一平凸鏡(2)、第二平凸鏡(3)、平行鏡(4)和角反射鏡(5)沿著與b方向平行的光路設置，所述角反射鏡(5)、第一分光鏡(6)和第二分光鏡(8)沿著與a方向平行的光路設置。本技術提供的基于光束調制的激光漂移量反饋控制系統完成了對光束的傳輸、匯聚、調制和光功率的分配，并通過不同器件的反射完成對光束漂移的光學補償，同時精確的設置保證了信號測試的高精度。【專利說明】
本技術涉及一種用于對激光束漂移量進行反饋和控制的系統，尤其涉及一種 基于光束調制的激光漂移量反饋控制系統，屬于激光漂移量檢測領域。 基于光束調制的激光漂移量反饋控制系統
技術介紹
現代工業和制造業的發展，使得在生產和檢測領域對幾何參數的測量精度有了 更加高的要求，直線度測量是幾何測量領域最基本的也是最重要的計量項目之一，同時其 也是機械加工中常見的測量內容，這就要求在工業和加工領域要具備高質量的直線測量基 準。 上個世紀60年代激光器誕生以后，由于激光光束能量集中、單色性、方向性和相 干性好，所以在計量測試領域得到了廣泛的應用；同時也給直線度測量開辟了新的途徑。但 是，經過幾十年的發展和研究，人們發現，即便是出射光束質量最好的激光器，如HE-NE激 光器，其光束發散角很小，一般認為可以達到衍射極限，具有極好的直線性和方向穩定性， 但是，其出射的光束的光斑中心卻一直隨時間進行著微小的變動，在傳播過程中的漂移主 要表現為光束的平漂、角漂和受外界干擾而產生的隨機的漂移。 為了實現對漂移量反饋控制信息的實時高精度控制，需要對系統的光路和機械結 構進行特殊設計。系統光路直接影響對漂移量的反饋控制效果，其中最重要的是反饋控制 器件一角反射鏡和平行鏡的設計實現，而這些實現離不開相應的機械機構的構建。
技術實現思路
為了克服現有技術的不足，解決好現有技術的問題，彌補現有目前市場上現有產 品的不足。 本技術提供了一種基于光束調制的激光漂移量反饋控制系統，控制系統包括 激光器、第一平凸鏡、第二平凸鏡、平行鏡、角反射鏡、第一分光鏡、第一 QPD、第二分光鏡、匯 聚透鏡和第二QPD，所述激光器、第一平凸鏡、第二平凸鏡、平行鏡和角反射鏡沿著與b方向 平行的光路設置，所述角反射鏡、第一分光鏡和第二分光鏡沿著與a方向平行的光路設置。 優選的，上述第一分光鏡與第一 QPD沿著與a方向平行的光路設置。 優選的，上述第二分光鏡、匯聚透鏡與第一 QH)沿著與a方向平行的光路設置。 優選的，上述第一平凸鏡和第二平凸鏡的焦點重合。 優選的，上述平行鏡、角反射鏡的反射鏡面分別與b方向成45度角設置。 優選的，上述平面鏡和角反射鏡采用直徑為20mm全反射平面鏡。 優選的，上述匯聚透鏡采用焦距20mm，直徑為10mm的平凸鏡。 優選的，上述激光器為氦氖激光器。 本技術提供的基于光束調制的激光漂移量反饋控制系統完成了對光束的傳 輸、匯聚、調制和光功率的分配，并通過不同器件的反射完成對光束漂移的光學補償，同時 精確的設置保證了信號測試的高精度。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1為本技術結構示意圖。 附圖標記：1-激光器；2-第一平凸鏡；3-第二平凸鏡；4-平行鏡；5-角反射鏡； 6-第一分光鏡；7-第一 QPD ;8_第二分光鏡；9-匯聚透鏡；10-第二QPD。 【具體實施方式】 為了便于本領域普通技術人員理解和實施本技術，下面結合附圖及具體實施 方式對本技術作進一步的詳細描述。 在對系統光路進行設計時需要考慮以下幾個問題： 1、系統設計功能的實現。系統所有的設計都是以實現預定功能為最終目標，系統 的光路部分完成對光束的傳輸、匯聚、調制和光功率的分配，并通過不同器件的反射完成對 光束漂移的光學補償。 在布置具體的光路時，由于系統的準直精度要求達到納米精度，所以相關光學器 件的定位精度也有很高的要求，鑒于此將整個光學系統固定于由彈簧鋼加工而成的平臺 上，并嚴格控制平臺及定位裝置的公差，而光學元器件的加工也需有較高精度，保證光束中 心相對于平臺在一個平面上。 首先固定氦氖激光器光源1。HE-NE激光器1經單模光纖出射時為點光源，而系統 在光束的測量和反饋控制中需要的是面光源，所以在單模光纖安裝準直透鏡，將點光源轉 換成平行光。準直透鏡的固定要使得出射光束中心線與平臺表面平行并且與b邊平行。 然后固定兩個平凸鏡2、3,第一平凸鏡2的焦點和第二平凸鏡3的焦點要重合，這 樣才能保證光束經第二平凸鏡3后由變為平行光，同時固定兩個平凸鏡2、3時要注意避免 俯仰角對光路的影響，所以在固定時采用調整加研磨平凸鏡基座的方法保證精度。 接著固定平行鏡4和角反射鏡5,平行鏡4要保證兩個反射鏡的平行，這樣才能保 證鏡組不改變光束傳播的方向，為此將兩個反射鏡粘貼于高精度量塊的兩個側面來保證平 行，再固定于二維微位移工作平臺上，同時為了調整和固定的方便，使平行鏡4和b邊呈45 度角。角反射鏡5也采取同樣的角度控制，使角反射鏡的出射光束中心線平行于a邊。 最后，放置分光鏡和QPD (四象限光電探測器）。第一分光鏡6和第二分光鏡8的 放置同樣要保證光束中心線平行與a邊和平臺平面平行。第二QPD10利用聚焦透鏡對光 束的匯聚作用檢測角度漂移量，所以固定時要保證第二QPD10的中心和聚焦透鏡的焦點重 合。 第二，光路在結構上要盡量緊湊。激光束所處的外部環境也是造成激光漂移的重 要因素，在這樣高精度的準則場合，避免外部干擾起著非常重要的作用，將光路結構固定于 一個緊湊的區域內便可以減小外部大氣密度不均等造成的光束漂移。 第三，減小平漂和角漂的耦合。由于采用了平漂和角漂分離檢測的原理，所以為了 減小角漂控制對平漂檢測的影響，應在允許的情況下，盡量減小第一分光鏡6和第一 QPD7 與角反射鏡5的距離。 在確定是上述原則和方法后，便需要對光學器件的參數進行分析和選擇。系統所 采用型號的HE-NE激光器1的最大輸出功率為15mw，由于激光器1本身的衰減和經單模光 纖出射的耦合衰減，其實際功率約為3. Omw，并且在光束的傳播過程中也會反射一定的損 失。光束最終被分成Ι、Π 、ΙΙΙ三部分，分別為：平漂檢測光束、角漂檢測光束和控制后應用 光束。由于在光束漂移量恒定的情況下，Qro輸出電流正比于光束強度，反比于光束直徑， 為了有效合理利用激光束輸出的光功率，考慮到角漂檢測的光斑比較小，所以分配I部分 約為1. Omw，II部分約為0· 5mw，III部分約為1. Omw。由此設計第一分光鏡6的分光比為 3 : 7,第二分光鏡8的分光比為1 : 1，角反射鏡5和平行鏡4采用直徑為20mm全反射平 面鏡，而在光束入射部分用于調制的匯聚透鏡9應用焦距20mm，直徑為10mm的平凸鏡，這樣 既能使斬光器的調制具有充分的空間，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于光束調制的激光漂移量反饋控制系統，其特征在于：所述控制系統包括激光器(1)、第一平凸鏡(2)、第二平凸鏡(3)、平行鏡(4)、角反射鏡(5)、第一分光鏡(6)、第一QPD(7)、第二分光鏡(8)、匯聚透鏡(9)和第二QPD(10)，所述激光器(1)、第一平凸鏡(2)、第二平凸鏡(3)、平行鏡(4)和角反射鏡(5)沿著與b方向平行的光路設置，所述角反射鏡(5)、第一分光鏡(6)和第二分光鏡(8)沿著與a方向平行的光路設置。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：勵春亞，
申請(專利權)人：象山星旗電器科技有限公司，
類型：新型
國別省市：浙江;33