[实用新型]激光器功率自动跟踪稳定器

说明书

本实用新型涉及一种激光器的功率自动跟踪稳定器。

现行的连续固体或气体激光器，特别是氩离子激光器都存在有一个共同的毛病，就是激光腔结构热不稳定性。激光器刚开始工作时，由于其等离子管的温度较正常工作时的温度低，等离子管尚未达到正常工作状态，激光器有一定的失谐，输出功率较低，需要有半个小时以上的预热时间，才能正常工作，这不仅耽搁了时间，缩短了激光器的有效工作寿命，而且大大增加了水电的耗费。同时，激光器在工作过程中，由于机械结构、环境条件(例如室温、冷却水温等)的变化，也会引起少许失谐，而使激光器输出功率发生变化，需要不断对激光器进行调整，这对其实际应用是十分不便的。

本实用新型的目是研制一种装置，能对激光器的输出功率进行自动跟踪和控制，使激光器连续稳定工作。同时亦可用于激光的准直、扫描、跟踪等。

本实用新型的激光器功率自动跟踪稳定器由二维光学微调器、光电传感器和实现光电反馈控制的单片微机控制电路三部分组成。二维光学微调器由圆管型弹性柱和二块在径向互相垂直方向(即X、Y方向)安装的压电陶瓷组成将激光器原腔镜取下置于弹性柱上，二块压电陶瓷的伸缩端顶住弹性柱，利用压电陶瓷电致伸缩改变弹性柱的倾角自动调节激光器的全反射腔镜的方向。该二维光学微调器可以用作激光器的一个腔镜调节器，亦可以附加在激光器原腔镜的调节架后面。光电传感器可以和二维光学微调器安置在一起，也可以单独安置于激光器输出端或其他地方。激光器输出激光的一小部分由光电传感器接受，光电信号连接至单片微机控制电路的传感信号输入端。单片微机控制电路由CPU中央微处理器、光电信号AGC放大器、X、Y压电陶瓷驱动器和显示单元组成。

开始时，利用手动粗调腔镜调节器使激光器起振输出激光后，激光束的一小部分由光电传感器进行检测，并把信号传给单片微机控制电路，进行滤波放大、数字化处理，然后输出控制电压，至稳定器的压电陶瓷，自动调节激光器的全反射镜，控制激光器腔内光束方向，使激光器获得最佳功率输出，并稳定输出功率和光束方向。激光器功率自动跟踪稳定器由于采取光电反馈自动跟踪调节，控制激光器的腔镜，使激光器自始至终处于最佳工作状态。本稳定器应用于氩离子激光器效果十分显著，一般在启动后只需几分钟便可稳定输出，并可长时间(10小时或更长时间)保持比较稳定的输出功率。相对稳定度提高到2％。

下面结合耐图对本实用新型作进一步的详细说明。

图1为激光器功率自动跟踪稳定器结构图。

图2为激光器功率自动跟踪稳定器的另一种结构图。

图1中，激光器功率自动跟踪稳定器的二维光学微调器是用作激光器腔镜调节器1,3为圆管型弹性柱，激光器腔镜2安置于弹性柱3上，4、5为二块压电陶瓷，将原激光器腔镜2取下安于弹性柱3上，二块压电陶瓷分别成水平方向和垂直方向，安装于压电陶瓷槽，其固定端用螺丝固定，并使其伸缩端顶住弹性柱，通过调节加在压电陶瓷的电压大小，改变弹性柱倾角，从而改变腔镜2的反射方向。弹性柱用弹性较好的金属材料如磷铜等制作。这种设计的特点是具有较大的调节角度，并具有较高的机械稳定度。光电传感器6可以和二维光学微调器安装在一起，也可以单独安装在激光器的输出端或其他地方。光电信号由光电传感器6(采用光电二极管)获取信号后进入AGC自动增益放大器7，信号放大后输入CPU中心微处理器8，由CPU进行信号锁定和增益调节，使放大器输出处于模数转换器所需的较佳电平上。AGC由两块模拟开关4051及双放大器L358组成。CPU采用89C51微处理器，并采用LM311作D/A变换比较器9，其控制信号经X、Y驱动器11放大，驱动二维光学微调器。本装置设有数字显示面板，显示单元10采用MC14499作数字码管驱动器，由CPU控制显示的数字信号。直流电源采用TL494开关电源提供5V,±12V和+100V的直流电源。工作电源控制电路，显示器等全都安装了一小巧控制盒中，其中设有手动、自动等各控制按钮，操作简便。

本稳定器同时能对跟踪控制的激光输出功率进行测量和显示，从中看出激光器输出功率的大小及稳定度。也可用于激光的准直和扫描等。

图2中，激光器功率自动跟踪稳定器的二维光学调节器自成独立单元附在激光器原腔镜调节架1的后面，原激光器腔镜2取下并安于弹性柱3上，互为垂直的压电陶瓷4、5的伸缩顶住弹性3。

图2中虚线框内为原激光器结构示意图。