[发明专利]一种电动闭环调整的板条激光扩束准直系统

说明书

技术领域

本发明属于激光光束的整形、耦合、变换技术领域，具体涉及一种电动闭环调整的激光准直扩束光学系统，用于固体板条激光器输出光束的尺寸缩放及发散角实时自动调节。

背景技术

在固体板条激光器中，增益介质的非对称几何结构和“之”字型光路可有效补偿热透镜及热致双折射等热光效应，更易于在高功率激光输出条件下获得较好的光束质量。但是由于板条增益介质宽度方向的尺寸远大于厚度方向尺寸，高功率连续运转情况下增益介质内部宽度方向和厚度方向的温度梯度差异较大，从而导致其输出光束在这两个方向上发散角差别较大，且发散角会随着加载功率及运行时间的不同而发生明显变化，降低光束质量，因此需要对其输出光束进行实时扩束准直。

现有的板条激光扩束准直系统主要有两种形式：1）球透镜扩束准直系统：由两块球透镜构成，对板条激光进行圆对称的扩束准直。该方案系统结构简单，但不能同时兼顾板条激光宽度和厚度两个方向的发散角准直。2）柱透镜扩束准直系统：由两块柱透镜和两块球透镜构成，对板条激光的宽度和厚度方向特定的发散角进行预补偿，但板条激光的发散角会随着加载功率及运行时间的不同而发生明显变化，该方案准直存在较大的残差且在强光状态下不能实时调节，手动调节作业人员安全不能保证，这是现有技术所存在的不足之处。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种电动闭环调整的激光准直扩束光学系统的技术方案，该方案采用计算机对CCD采集的远场光斑进行数据处理，计算出光束在板条宽度和厚度方向的发散角，换算出两块柱透镜移动的空间距离，进一步转化为步进电机的转动帧数，输出到步进电机上分别对两块柱透镜的空间位置进行实时调整，保证对不同工作条件下的板条激光都具有较好的准直效果。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

一种电动闭环调整的板条激光扩束准直系统，包括有板条激光器、第一柱透镜、第二柱透镜、第一球透镜、第二球透镜、计算机、步进电机和远场探测系统；第一柱透镜和第二柱透镜相互正交放置；第一柱透镜和第二柱透镜分别与步进电机连接；计算机分别与步进电机和远场探测系统连接；板条激光器发射的激光束依次穿过第一柱透镜、第二柱透镜、第一球透镜和第二球透镜后射入远场探测系统；计算机接收远场探测系统的反馈信号并根据反馈信号控制步进电机运行从而控制第一柱透镜和第二柱透镜的位置。

作为本方案的优选：远场探测系统包括有分光镜、聚焦透镜和CCD；准直后的激光束依次经过分光镜和聚焦透镜射入CDD的感光面；所述CDD的感光面放置于聚焦透镜的焦点处。

作为本方案的优选：分光镜为强光高反镜，反射率大于99.9%，材料选取高品质融石英材料，吸收系数小于10ppm，在90%的通光口径范围内反射和透射面型PV值均小于λ/6@633nm。

作为本方案的优选：远场探测系统包括有分光镜、长焦距消色差聚焦透镜组和CCD；所述长焦距消色差聚焦透镜组包括有弯月形球透镜、平凹透镜和包含有两片球面透镜的双胶合透镜组；准直后的激光束依次穿过分光镜、弯月形球透镜、平凹透镜和包含有两片球面透镜的双胶合透镜组后射入CDD感光面；所述CDD感光面设置于双胶合透镜组的焦点处。

作为本方案的优选：计算机对CCD采集的远场光斑进行数据处理，计算出光束在板条激光器宽度和厚度方向的发散角，换算出两块柱透镜移动的空间距离，进一步转化为步进电机的转动帧数，输出到步进电机上分别对第一柱透镜和第二柱透镜的空间位置进行实时调整。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中通过两块正交放置的柱透镜和两块球透镜构成发散角准直透镜组，可分别对板条激光宽度和厚度方向的发散角进行准直；远场探测系统可对准直效果进行实时探测，计算机对CCD采集的远场光斑进行数据处理，计算出光束在板条宽度和厚度方向的发散角，换算出两块柱透镜移动的空间距离，进一步转化为步进电机的转动帧数，输出到步进电机上分别对两块柱透镜的空间位置进行实时调整，保证对不同工作条件下的板条激光都具有较好的准直效果。

本发明能够保证板条激光在不同的工作状态下都具有较好的准直效果，调节精度高，准直效果好，操作安全简单。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中第一柱透镜和第二柱透镜的立体结构示意图。

图3为本发明实例2的远场聚焦透镜组的结构示意图。