[发明专利]利用Risley棱镜的激光扩束扫描装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用Risley棱镜的激光扩束扫描装置，包括具有光轴的镜筒、激光发生器、第一棱镜与第二棱镜、第一驱动装置、第二驱动装置、控制器及编码器，第一棱镜包括与所述光轴垂直的第一表面及与第一表面相对设置的第二表面，第二棱镜包括与光轴垂直的第三表面及与第三表面相对设置的第四表面，第一表面与第二表面之间及第三表面与第四表面之间具有10°至30°的倾斜角，且第一表面靠近第三表面设置。与相关技术相比，本发明提供的利用Risley棱镜的激光扩束扫描装置，能在不改变光轴的前提下实现结构紧凑、机械惯量小、动态性能好且能耗小。本发明还提供了一种利用Risley棱镜的激光扩束扫描方法。

技术领域

本发明属于激光技术领域，尤其涉及一种利用Risley棱镜的激光扩束扫描装置及方法。

背景技术

光束偏折控制技术是指通过控制激光光束的波前对光束的传输方向、光束质量等进行精确控制的技术，在激光雷达、激光通信、天文观测等领域中都发挥着重要的作用。自上世纪以来，光束偏折控制技术不断革新取得了很多突破性的进展，经历了从传统机械装置向新型机械器件、微机械器件以及无机械器件惯量的发展历程。

其中，机械式光束偏折技术的典型代表有万向转镜、万向转架等，该技术依赖万向节、转向台等机械设备将安装在其上的激光器、探测器进行回转运动，通过改变光束或视轴的方向来实现光束的偏折。由于该结构体积复杂且不易微型化，因此有着惯性大、能耗高、动态性能差、对振动敏感等方面的问题。同时，非机械式光束偏折技术是通过波前调制或衍射控制等方式来实现纯电控的光束偏折控制，其典型技术有液晶相控阵、微透镜阵列、声光调制等，具有能耗低、轻便灵活、可进行计算机自动化控制等诸多优点，但也普遍存在工作普宽窄、衍射效率低、扫描范围有限等问题。

因此，有必要提供一种能在不改变光轴的前提下实现结构紧凑、机械惯量小、动态性能好且能耗小的利用Risley棱镜的激光扩束扫描装置及方法来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能在不改变光轴的前提下实现结构紧凑、机械惯量小、动态性能好且能耗小的利用Risley棱镜的激光扩束扫描装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:

一种利用Risley棱镜的激光扩束扫描装置，包括具有光轴的镜筒，所述镜筒包括入射端及出射端，还包括沿所述入射端至所述出射端依次间隔设置的激光发生器、第一棱镜与第二棱镜、驱动所述第一棱镜以所述光轴为旋转轴旋转的第一驱动装置、驱动所述第二棱镜以所述光轴为旋转轴轩旋转的第二驱动装置、分别与所述第一驱动装置及所述第二驱动装置电连接的控制器及与所述控制器电连接的编码器，所述第一棱镜包括与所述光轴垂直的第一表面及与所述第一表面相对设置的第二表面，所述第二棱镜包括与所述光轴垂直的第三表面及与所述第三表面相对设置的第四表面，所述第一表面与所述第二表面之间及所述第三表面与所述第四表面之间具有10°至30°的倾斜角，且所述第一表面靠近所述第三表面设置；

使用时，所述激光发生器产生多条与所述光轴平行的入射光，入射光在穿过所述第一棱镜时发生第一次偏折，并在穿过所述第二棱镜时发生第二次偏折，最后通过所述出射端射出。

优选的，所述第一驱动装置包括安装于所述镜筒内并与所述第一棱镜可拆卸连接的第一轴承及与所述第一轴承连接的第一电机，所述第二驱动装置包括安装于所述镜筒内并与所述第二棱镜可拆卸连接的第二轴承及与所述第二轴承连接的第二电机。

优选的，所述第一电机及所述第二电机均为空心转轴结构，且所述第一电机的转轴、所述第二电机的转轴、所述第一轴承的转轴、所述第二轴承的转轴及所述光轴为同一直线。

优选的，沿所述入射端至所述出射端方向，所述第一电机、所述第一轴承、所述第二电机、所述第二轴承、所述第一棱镜及所述第二棱镜依次设置。

优选的，所述第一表面与所述第三表面之间的间距为10mm-25mm。