一種光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置，包括有前觀察面、后觀察面、設(shè)置于前觀察面和后觀察面之間的棱鏡模塊，棱鏡模塊包括有三塊全反射直角棱鏡，分別是前小直角棱鏡、大直角棱鏡和后小直角棱鏡；其中，前小直角棱鏡的一直角面和后小直角棱鏡的一直角面均膠合在大直角棱鏡的斜面上，前觀察面和后觀察面的中心各有一個小孔，分別對準(zhǔn)前小直角棱鏡的另一直角面和后小直角棱鏡的另一直角面的中心。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單，通過棱鏡模塊的全反射實(shí)現(xiàn)高靈敏度和高精度校準(zhǔn)功能。
【專利說明】一種光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及光束的引導(dǎo)和校準(zhǔn)領(lǐng)域，具體是一種光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置。
【背景技術(shù)】[0003]在各類激光光學(xué)儀器和設(shè)備中，都需要將激光器出射的激光光束沿著系統(tǒng)的光軸方向準(zhǔn)確引導(dǎo)到光學(xué)系統(tǒng)中。通常情況下，這主要是通過在系統(tǒng)的光軸上放置兩個小孔，這兩個小孔共軸并且相距一定的距離，通過調(diào)整激光光束的角度和位置，使其準(zhǔn)確穿過兩個小孔的中心來實(shí)現(xiàn)的。兩個小孔之間的距離越長，激光光束沿著光軸方向的定位精度越高，從而光學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量也越高。而現(xiàn)今越來越多的激光光學(xué)系統(tǒng)趨于集成化、小型化，因此在光學(xué)系統(tǒng)中很難有空間沿著光軸方向放置相距一定距離的兩個小孔。另一方面，如果光學(xué)系統(tǒng)由于外部干擾而失調(diào)，需要將儀器和設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)打開，重新調(diào)整激光光束的角度和位置，使其再次準(zhǔn)確穿過兩個小孔的中心。這給儀器和設(shè)備的裝調(diào)和維護(hù)帶來了非常大的不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置，該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單，且具有高靈敏度和高精度校準(zhǔn)功能。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置，包括有前觀察面、后觀察面、設(shè)置于前觀察面和后觀察面之間的棱鏡模塊，所述的棱鏡模塊包括有三塊全反射直角棱鏡，分別是前小直角棱鏡、大直角棱鏡和后小直角棱鏡；其中，前小直角棱鏡的一直角面和后小直角棱鏡的一直角面均膠合在大直角棱鏡的斜面上，前觀察面和后觀察面的中心各有一個小孔，分別對準(zhǔn)前小直角棱鏡的另一直角面和后小直角棱鏡的另一直角面的中心。
[0006]所述的光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置還包括有膠合于前小直角棱鏡另一直角面的前立方體分光棱鏡、膠合于后小直角棱鏡另一直角面上的后立方體分光棱鏡、以及前垂直小直角棱鏡和后垂直小直角棱鏡；其中，前垂直小直角棱鏡的一直角面膠合于前立方體分光棱鏡的下表面上，后垂直小直角棱鏡的一直角面膠合于后立方體分光棱鏡的下表面上。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明分為一維方向的光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)和二維方向的光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)。
[0008]一維方向的光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)輔助裝置的棱鏡模塊包括有三塊全反射直角棱鏡，入射光束先通過前觀察面的中心小孔正入射到前小直角棱鏡的一個直角面上，然后經(jīng)過兩個小直角棱鏡的斜面和大直角棱鏡的兩個直角面的四次全反射后，從后小直角棱鏡的直角面上出射到后觀察面上。若入射光束偏離了 Θ角度，經(jīng)過四次全反射后，出射光束的偏離角度則為16 Θ。而傳統(tǒng)的利用兩個小孔的校準(zhǔn)方法出射光束的偏離角度只有Θ。假設(shè)本發(fā)明所述的前觀察面和后觀察面之間的距離為100mm，入射光束偏離1°，則出射光束經(jīng)過四次全反射的放大后，距離后觀察面中心小孔的位置偏移量為28.67mm (28.67mm=100*tanl6° _)。而傳統(tǒng)的利用兩個小孔的校準(zhǔn)方法要達(dá)到同樣的靈敏度，則需要將兩個小孔之間的距離增加到1642.5mm。通過以上分析，說明本發(fā)明所述的方法具有高靈敏度和高精度的優(yōu)點(diǎn)。
[0009]由于一維方向的光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)輔助裝置在與入射光束四次全反射面相互垂直的另一個方向上沒有校準(zhǔn)的功能，所以通過增加立方體分光棱鏡和垂直小直角棱鏡，實(shí)現(xiàn)二維方向(兩個相互垂直的方向)的光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)。入射光束先通過前立方體分光棱鏡將入射光束分為相互垂直的兩束光束，然后每束光束分別經(jīng)過直角棱鏡的全反射后，再由后立方體分光棱鏡匯合成一束光束，出射到后觀察面上。該方法除了具有高靈敏度和高精度的優(yōu)點(diǎn)，還可以通過兩個相互垂直方向的組合，來同時校準(zhǔn)任意方向的光束偏轉(zhuǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明一維光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置。
[0011]圖2是本發(fā)明二維光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置。
[0012]圖3是本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖4是本發(fā)明用于光熱微弱吸收測量儀的光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]見圖1，一種一維光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置，包括有前觀察面1、后觀察面
2、設(shè)置于前觀察面I和后觀察面2之間的棱鏡模塊；棱鏡模塊包括有三塊全反射直角棱鏡，分別是前小直角棱鏡31、大直角棱鏡32和后小直角棱鏡33 ;其中，前小直角棱鏡31的一直角面和后小直角棱鏡33的一直角面均膠合在大直角棱鏡32的斜面上，前觀察面I和后觀察面2的中心各有一個小孔，分別對準(zhǔn)前小直角棱鏡31的另一直角面和后小直角棱鏡33的另一直角面的中心。
[0015]其中，入射光束先通過前觀察面I的中心小孔正入射到前小直角棱鏡31的一個直角面上，然后依次經(jīng)過前小直角棱鏡31斜面和大直角棱鏡32的兩個直角面和后小直角棱鏡33斜面的四次全反射后，從后小直角棱鏡33的直角面上出射到后觀察面2上。
[0016]見圖2，一種二維光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置，包括有前觀察面1、后觀察面
2、設(shè)置于前觀察面和后觀察面之間的棱鏡模塊；棱鏡模塊包括有五塊全反射直角棱鏡和兩塊立方體分光棱鏡，分別是前小直角棱鏡31、大直角棱鏡32、后小直角棱鏡33、膠合于前小直角棱鏡31另一直角面的前立方體分光棱鏡34、膠合于后小直角棱鏡33另一直角面上的后立方體分光棱鏡35、以及前垂直小直角棱鏡36和后垂直小直角棱鏡37 ;其中，前小直角棱鏡31的一直角面和后小直角棱鏡33的一直角面均膠合在大直角棱鏡32的斜面上，前垂直小直角棱鏡36的一直角面膠合于前立方體分光棱鏡34的下表面上,后垂直小直角棱鏡37的一直角面膠合于后立方體分光棱鏡35的下表面上。
[0017]其中，入射光束先通過前立方體分光棱鏡34將入射光束分為相互垂直的兩束光束，其中一束光束依次經(jīng)過前小直角棱鏡31斜面和大直角棱鏡32的兩個直角面和后小直角棱鏡33斜面的四次全反射后，另一束光束依次經(jīng)過前垂直小直角棱鏡36斜面和后垂直小直角棱鏡37斜面的兩次全反射后，后立方體分光棱鏡35再將兩束光束匯合成一束光束，出射到后觀察面2上。
[0018]見圖3，，一種光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置，入射光束通過前觀察面41的中心小孔入射到棱鏡模塊43中，經(jīng)過多次的全反射后，從后觀察面42的中心小孔出射。
[0019]光熱微弱吸收測量儀，一種利用熱透鏡效應(yīng)進(jìn)行光學(xué)薄膜表面吸收缺陷和晶體內(nèi)部體吸收缺陷分析的高精密激光測量儀器，其通過聚焦的泵浦激光束激發(fā)被測樣本，在聚焦光斑處產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)，然后用另一束探測激光束照射樣本產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)的區(qū)域，通過檢測探測激光束強(qiáng)度的變化來測量光學(xué)薄膜和晶體的吸收。在該儀器中，需要將泵浦激光束從儀器外部引入，然后準(zhǔn)確調(diào)整泵浦激光聚焦點(diǎn)和探測激光聚焦點(diǎn)的相對位置。有時，根據(jù)測量波長的不同，需要更換泵浦激光，因此需要重新引入泵浦激光束。若利用傳統(tǒng)的兩個小孔的校準(zhǔn)方法，則需要打開儀器內(nèi)部的光學(xué)系統(tǒng)，重新調(diào)整光路，并且校準(zhǔn)精度不高。本發(fā)明所述的光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置則不需要打開儀器中的光學(xué)系統(tǒng)，可直接在儀器外部進(jìn)行激光光束的精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)。
[0020]見圖4，用于光熱微弱吸收測量儀的光束精確弓I導(dǎo)和校準(zhǔn)示意圖，包括泵浦激光器1，沿該激光器光束輸出方向依次是第一高反鏡2、第二高反鏡3、光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)輔助裝置4和光熱微弱吸收測量儀5。光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)輔助裝置4的通光口和光熱微弱吸收測量儀5的通光口通過固定銷44 (見圖3)準(zhǔn)確連接固定在一起。
[0021]在光熱微弱吸收測量儀5中，沿著泵浦激光器I發(fā)出的光束經(jīng)第三高反鏡6照射于被測樣本7上，在探測激光器8輸出的光束依次經(jīng)第四高反鏡9、第五高反鏡10照射于被測樣本7上。
[0022]見圖4，用于光熱微弱吸收測量儀的光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)方法，包括以下步驟:
(1)、將光束精確弓I導(dǎo)和校準(zhǔn)輔助裝置4的通光口和光熱微弱吸收測量儀5的通光口通過固定銷連接固定在一起；
(2)、調(diào)整第一高反鏡2和第二高反鏡3，使泵浦激光器I的激光束準(zhǔn)確通過光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)輔助裝置4的前觀察面41和后觀察面42的中心小孔；
(3)、打開光熱微弱吸收測量儀5的光路系統(tǒng)，并調(diào)節(jié)其中的第三高反鏡6、第四高反鏡9和第五高反鏡10，使泵浦激光束和探測激光束的聚焦光斑準(zhǔn)確重合，產(chǎn)生測量信號；
(4)、封閉光熱微弱吸收測量儀5的光路系統(tǒng)，取下光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)輔助裝置4，進(jìn)行光熱測量。
[0023]通過以上步驟，將光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)輔助裝置4集成在光熱微弱吸收測量儀5的光路系統(tǒng)中進(jìn)行光路校準(zhǔn)。這樣做的好處是如果當(dāng)系統(tǒng)因?yàn)橥獠扛蓴_而失調(diào)或者需要更換泵浦激光器的時候，只需要進(jìn)行以下步驟就可以恢復(fù)系統(tǒng)，不需要對儀器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行任何干涉。步驟如下:
(1)、將光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)輔助裝置4的通光口和光熱微弱吸收測量儀5的通光口通過固定銷連接固定在一起；
(2)、調(diào)整第一高反鏡2和第二高反鏡3，使泵浦激光器I的激光束準(zhǔn)確通過光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)輔助裝置4的前觀察面和后觀察面的中心小孔。
【權(quán)利要求】
1.一種光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置，包括有前觀察面和后觀察面，其特征在于:還包括有設(shè)置于前觀察面和后觀察面之間的棱鏡模塊，所述的棱鏡模塊包括有三塊全反射直角棱鏡，分別是前小直角棱鏡、大直角棱鏡和后小直角棱鏡；其中，前小直角棱鏡的一直角面和后小直角棱鏡的一直角面均膠合在大直角棱鏡的斜面上，前觀察面和后觀察面的中心各有一個小孔，分別對準(zhǔn)前小直角棱鏡的另一直角面和后小直角棱鏡的另一直角面的中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置，其特征在于:所述的光束精確引導(dǎo)和校準(zhǔn)的輔助裝置還包括有膠合于前小直角棱鏡另一直角面的前立方體分光棱鏡、膠合于后小直角棱鏡另一直角面上的后立方體分光棱鏡、以及前垂直小直角棱鏡和后垂直小直角棱鏡；其中，前垂直小直角棱鏡的一直角面膠合于前立方體分光棱鏡的下表面上，后垂直小直角棱鏡的一直角面膠合于后立方體分光棱鏡的下表面上。
【文檔編號】G02B17/08GK103713383SQ201310693782
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】董敬濤, 吳周令, 陳堅(jiān), 江鳳池 申請人:合肥知常光電科技有限公司