[发明专利]双音圈直线电机快速机械光开关

说明书

为解决现有的机械光开关开关速度较慢，或者虽然开关速度快但有明显震动噪声、不能承受大功率激光的问题，本发明提出了一种双音圈直线电机快速机械光开关，包括壳体、驱动电路、设置在壳体内部的第一、第二音圈直线电机；第一、第二音圈直线电机平行或共线设置，且动子朝向相反；在第一、第二音圈直线电机的动子端部分别设置有第一挡光板和第二挡光板；第一挡光板上开设有M个间隔分布的第一通光孔，第二挡光板上开设有M个间隔分布第二通光孔；在壳体的两个相对侧壁上设置有M个第三通光孔和M个第四通光孔；光开关处于“开”状态时，M个第一通光孔、第二通光孔、第三通光孔和第四通光孔在激光束传输方向上一一对应同心；M≥2。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种双音圈直线电机快速机械光开关。

背景技术

许多激光光学的实验需要使用光开关(Optical Switch，OS)快速切换激光束。光开关按其结构工艺分类，主要分为机械光开关和非机械光开关，实用的非机械光开关多采用声光调制(AOM)和电光调制(EOM)技术，其突出优势是响应速度快，开关时间可达亚毫秒甚至十几个微秒，但这类开关的光束孔径小，多数情况下孔径在1毫米左右，使用时需要仔细对准，其最大的不足在于不能完全关断光束，应用于某些对泄露光敏感试验时这可能是致命的缺陷。

机械光开关技术成熟，多数机械光开关通过热、静电、电磁等驱动方式，使光学元件发生移动，从而实现光路的切换，此类光开关插入损耗低、隔离度高，是目前应用最为广泛的光开关，其主要不足在于开关速度比较慢，通常都在10毫秒以上。为了实现对光束的快速切换，另一类机械光开关采用薄金属片作为动作快门，金属片厚度一般小于1毫米，其最优开关时间可达10ms以内，典型的如美国索雷博等公司销售的商用机械光开关的光束孔径为12mm，开关时间最小为4ms，但价格非常昂贵，且由于快门材料为金属薄片所以不能承受大功率激光，此外执行开关动作时有明显的振动噪声，使其在要求低噪声工作的场所使用受到限制。还有一类机械光开关采用电机促动，如已报道光开关采用旋转电机进行开关，开关速度可以达到微秒水平，但开关时有一定震动；有采用摆动式音圈电机改造的机械光开关，通光孔径达到32mm，功耗只有1mW，开关速度也可以达到微秒水平，但体积过大，不适用于小型化的光路之中；基于压电陶瓷(PZT)的机械光开关虽然速度可达10μs左右，但受限于扫描行程，需要将光束聚焦通过，需要更多的透镜及细致的校准，同时也不能承受较大的激光功率。

发明内容

为解决现有的机械光开关开关速度较慢，或者虽然开关速度较快但执行开关动作时有明显震动噪声、不能承受大功率激光的技术问题，本发明提出了一种双音圈直线电机快速机械光开关。

本发明的技术方案是：

双音圈直线电机快速机械光开关，其特殊之处在于：

包括壳体、驱动电路、设置在壳体内部的第一音圈直线电机、第二音圈直线电机；

第一音圈直线电机和第二音圈直线电机平行或共线设置，且二者的动子朝向相反；当共线设置时，二者之间的安装距离大于单个音圈直线电机的动子的最大行程；

第一音圈直线电机和第二音圈直线电机均与所述驱动电路相连接；驱动电路用于根据其接收的控制信号同时驱动第一音圈直线电机和第二音圈直线电机的动子作直线往复运动；

在第一音圈直线电机和第二音圈直线电机的动子端部分别设置有第一挡光板和第二挡光板；在被开关的激光束传输方向上，第一挡光板和第二挡光板之间具有间隙；

第一挡光板上开设有M个间隔分布的第一通光孔，第二挡光板上开设有M个间隔分布第二通光孔，M为大于等于1的整数；当M大于等于2时，任意两个第一通光孔不产生交叠；

M个第一通光孔与M个第二通光孔的轴线方向与被开关的M路激光束的传输方向一致；