專利名稱：細激光束擴束光斑中心輔助調(diào)節(jié)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學實驗儀器，具體涉及一種能夠快速、直觀地判斷細激光束通 過擴束鏡擴束后，擴束光斑的中心是否與入射光線等高共軸的輔助調(diào)節(jié)儀器，屬于光學儀 器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在光學實驗中，經(jīng)常需要將直徑范圍1 2毫米的細激光束經(jīng)過擴束鏡擴束獲得 較大的光斑，激光束經(jīng)過擴束鏡擴束后，需進行調(diào)整，使擴束后的光斑中心與入射光線等高 共軸。如果擴束后的光斑中心與入射光線不等高共軸，將會影響光學實驗的結(jié)果。然而，目 前判斷擴束后的光斑中心是否與入射光線等高共軸，尚沒有儀器來檢測，通常是用肉眼來 觀測和判斷，因此，很難保證調(diào)整的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能有效減小用肉眼觀察所導(dǎo)致的誤差，且直觀地判斷在 光學工作及相關(guān)實驗中，光束經(jīng)擴束鏡擴束后的激光光斑的中心是否與入射光線保持等高 共軸的輔助儀器。實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案為本儀器包括一個由絕緣材料制成的圓形 的屏1，通過支架2固定在光學磁性底座上，屏1的中心有一個供細激光束穿過的屏中心圓 孔3，屏的上、下、左、右以屏中心圓孔3為對稱中心有四個互相垂直的槽4，每個槽的中間有 一條絕緣板5將各槽分為兩條縫6 ；四個阻值相等、特性一致的光敏電阻7跨在絕緣板5上， 并可在槽縫6中滑動，其兩個引腳插在絕緣板5兩側(cè)的縫6中，屏1上有以屏中心為圓心的 若干環(huán)形刻度8，屏1的屏邊上有兩個觀察孔10，兩個發(fā)光二極管9置于兩個觀察孔10的 背面，四個光敏電阻7的引腳連線置于屏的背面，并連接成橋式電路，橋式電路兩臂中點的 電壓差再經(jīng)運算放大電路放大后，其輸出端與與發(fā)光二極管9連接。為了保證屏上的四個光敏電阻所處的同一個圓周的圓心正好就是細光束通過的 位置，屏中心圓孔3的內(nèi)直徑與細激光束外徑之間的間隙越小越好，最好是屏中心圓孔3的 內(nèi)直徑大小與從其中穿過的細激光束的外徑相等。本儀器的使用方法是將本裝置的光學磁性底座置于激光束的擴束鏡后一定距 離，使擴束后的光束在屏1上的光斑剛好與屏的大小相當，記下擴束鏡的位置，拿走擴束 鏡，調(diào)整本裝置光學磁性底座的位置、方向和支架2的高低，使細光束從屏的中央圓孔3穿 過，將光學底座固定。在原來放置擴束鏡的位置放入擴束鏡，細光束經(jīng)擴束鏡擴束后照射在 屏1上，用肉眼觀察，移動擴束鏡的位置，初步使光斑中心與屏1的中心大致重合。然后根據(jù) 擴束后光斑的大小調(diào)節(jié)四個光敏電阻7的位置，使四個光敏電阻7盡可能處在半徑較大，且 以中央圓孔3為圓心的同一個環(huán)形刻度上，四個光敏電阻7處在同一圓周上的半徑越大，其 精度越高，并且保證四個光敏電阻7均能被光斑照射到。接通該裝置的直流電源，如果光斑 的中心與屏1中央的圓心3不完全重合，則四個光敏電阻7的阻值就不相等，四個光敏電阻7組成的橋式電路的兩臂中點a、b電壓差不為零，經(jīng)過放大器放大后，輸出端就會是高電平 或低電平，則兩個發(fā)光二極管9中的一個就會發(fā)光，此時再微調(diào)擴束鏡的高低和左右位置， 一直到兩個發(fā)光二極管9均不發(fā)光，此時表明激光束經(jīng)過擴束鏡擴束后的光斑中心就與入 射細光束保持等高共軸。本細光束擴束光斑中心輔助調(diào)節(jié)儀的工作原理是本發(fā)明根據(jù)光敏電阻的阻值與光強有對應(yīng)關(guān)系以及電橋平衡的原理。四個光敏電 阻7連接成電橋的結(jié)構(gòu)(原理圖如圖3所示)，如果激光擴束后投射到屏上的光斑中心和入 射光線等高共軸，則照射在四個光敏電阻7上的光強相同，四個光敏電阻7的阻值也相等， 電橋達到平衡，兩臂中點a、b的電壓差為零，放大器的輸入電壓為零，放大器輸出端的可見 光發(fā)光二極管9不發(fā)光。如果擴束后光斑的中心和入射光線不等高共軸，則照射在四個光 敏電阻7上的光強度不相同，四個光敏電阻7的阻值不相等，電橋不平衡，兩臂中點的電壓 差不為零，經(jīng)放大器放大后輸出電壓不為零，輸出端可能是高電平也可能是低電平，輸出端 的兩個可見光發(fā)光二極管9必有一個會導(dǎo)通而發(fā)光，因此通過發(fā)光二極管9的亮滅就可以 判斷擴束后的光束中心是否和入射光線等高共軸。本發(fā)明的有益效果是由于通過調(diào)整四個光敏電阻的位置，使激光束經(jīng)擴束鏡擴 束后其光束中心是否和入射光線等高共軸的判斷可以通過觀察發(fā)光二極管9的亮滅來實 現(xiàn)，因此克服了簡單用肉眼觀察所導(dǎo)致的失誤，使判斷結(jié)果準確可靠、直觀，判斷快速。


圖1是本儀器的機械部分結(jié)構(gòu)圖圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是本儀器的電器元件的電路聯(lián)結(jié)圖。各附圖標記為1、屏，2、支架，3、屏中心圓孔，4、槽，5、絕緣板，6、細縫，7、光敏電 阻，8、環(huán)形刻度，9、發(fā)光二極管，10、觀察孔。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例，本儀器用于對直徑為2mm的細激光束進行擴束，儀器包括一個由絕緣材 料制成的、其厚度約2mm的圓形的屏1，通過支架2固定在光學磁性底座上，屏1的中心有一 個直徑為2mm的圓孔3，屏的上、下、左、右以屏中心圓孔3為對稱中心有四個互相垂直的槽 4，每個槽的中間有一條絕緣隔板5將每個槽分為兩條縫6 ；四個阻值相等，特性一致的光敏 電阻7跨在絕緣隔板5上，并可在槽縫6中滑動，其兩個引腳插在絕緣隔板5兩側(cè)的細縫6 中，屏1上有以屏中心為圓心的若干環(huán)形刻度8，屏1的屏邊上有兩個觀察孔10，兩個發(fā)光 二極管9置于兩個觀察孔10的背面，發(fā)光部分置于觀察孔后，實驗者可以在屏1的正面看 到是否發(fā)光。四個光敏電阻7的引腳連線置于屏的背面，通過導(dǎo)線在電路板上連接成橋式 電路，橋式電路兩臂中點的電壓差作為輸入信號輸入到放大器的輸入端，如圖(3)所示，光 敏電阻的引腳連線和放大器電路，包括直流電源，運算放大器，發(fā)光二極管，金屬膜電阻等， 全部制作在一塊電路板上，電路板通過絕緣夾具固定在屏的背面，運算放大器采用op07，引 入電壓負反饋，使運算放大器工作在線性放大狀態(tài)，根據(jù)光敏電阻的電阻值隨光強變化的
4光敏特性，確定運算放大電路的放大倍數(shù)，以保證當光斑中心偏離極小時，經(jīng)運算放大器放 大后的輸出電壓能夠使輸出端的發(fā)光二極管9發(fā)光。 首先把該裝置放在光路中擴束器后面一段距離的地方，拿走擴束鏡，調(diào)整本裝置 的位置，使激光束剛好完全從屏中心孔中穿過，放入擴束鏡，使擴束后的光束在屏1上的光 斑剛好與屏的大小相當，根據(jù)光斑的大小同步地調(diào)節(jié)四個光敏電阻的位置，使其盡可能地 處在半徑較大，且以中央圓孔3為圓心的同一個環(huán)形刻度上，調(diào)整中，保證光斑照射在四個 光敏電阻7之上。如果裝置上的發(fā)光二極管9不發(fā)光，就說明光斑的中心和入射光線等高 共軸；如果發(fā)光二極管9發(fā)光，就說明光斑的中心和入射光線不等高共軸。此時，就必須調(diào) 整擴束鏡的高低，俯仰傾角和左右位置，直至發(fā)光二極管不發(fā)光，這樣擴束鏡擴束后的光斑 就與入射激光束等高共軸。因此此裝置可以直觀判斷出肉眼所不能判斷的光束中心位置。
權(quán)利要求
細激光束擴束光斑中心輔助調(diào)節(jié)儀，其特征在于本儀器包括一個由絕緣材料制成的圓形的屏(1)，通過支架(2)固定在光學磁性底座上，屏(1)的中心有一個供細激光束穿過的屏中心圓孔(3)，屏的上、下、左、右以圓孔(3)為對稱中心有四個互相垂直的槽(4)，每個槽的中間有一條絕緣板(5)將各槽分為兩條細縫(6)；四個阻值相等、特性一致的光敏電阻(7)跨在絕緣板(5)上，并可在槽縫(6)中滑動，其兩個引腳插在絕緣板(5)兩側(cè)的細縫(6)中，屏(1)上有以屏中心為圓心的若干環(huán)形刻度(8)，屏(1)的屏邊上有兩個小通孔(10)，兩個發(fā)光二極管(9)置于兩個小通孔(10)的背面，四個光敏電阻(7)的引腳連線置于屏的背面，并聯(lián)結(jié)成橋式電路，橋式電路兩臂中點的電壓差再經(jīng)運算放大電路放大后，其輸出端與光敏電阻(7)聯(lián)結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細激光束擴束光斑中心輔助調(diào)節(jié)儀，其特征在于屏(1)的 屏中心圓孔(3)，其內(nèi)直徑大小與從其中穿過的細激光束的外徑相等。
全文摘要
細激光束擴束光斑中心輔助調(diào)節(jié)儀，屬激光儀器領(lǐng)域，本儀器為一個由支架固定在磁性底座上的屏，屏中心有一個供細光束穿過的孔，屏的上、下、左、右有以屏中心為對稱中心的四個互相垂直的槽，各槽的中間有一絕緣板將各槽分為兩條縫；四個阻值相等、特性一致的光敏電阻跨在絕緣板上，并可在槽縫中滑動，其兩個引腳插在絕緣板兩側(cè)縫中，屏上有以屏中心為圓心的若干環(huán)形刻度，屏邊上有兩個觀察孔，兩個發(fā)光二極管置于觀察孔的背面，四個光敏電阻的引腳置于屏背面，并連接成橋式電路，橋式電路兩臂中點的電壓差經(jīng)運算放大電路放大后，其輸出端與與發(fā)光二極管連接。本儀器用于判斷激光束經(jīng)擴束鏡擴束后的激光光斑的中心是否與入射光線保持等高共軸。
文檔編號G02B27/62GK101859031SQ201010176930
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者冉萍, 樊則賓 申請人:昆明理工大學