[實用新型]一種三點式動態激光準直系統

無效

• 申請號: 200720015657.0
• 申請日: 2007-10-31
• 公開（公告）號: CN201133970Y
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 熊木地;賈思楠;何穎秋
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G02B27/30
• 分類號: G02B27/30;G02B26/08
• 代理公司: 大連八方知識產權代理有限公司
• 代理人: 衛茂才

技術領域

本實用新型涉及激光光腔準直技術領域和激光主動減振技術領域，尤其涉及一種高速動態激光準直系統。

背景技術

現有的激光動態準直系統是采用四象限探測器(QPD)檢測光路的失調信息，并采用四組(或兩組)壓電陶瓷驅動光學調整鏡，從而達到對激光光束的準直。以四組壓電陶瓷的動態準直系統為例，即兩組調整水平方向的壓電陶瓷，兩組調整垂直方向的壓電陶瓷，其工作原理是，半導體激光器發出激光，激光經過準直擴束器后變成平行光，光束經調整鏡后按原路返回，通過分束器使光束轉向后照射到四象限探測器(QPD)，QPD檢測光路的失調信息并傳入CPU進行數據處理，利用控制算法計算出驅動壓電陶瓷的電壓值，通過高精度納米微位移驅動器驅動壓電陶瓷，從而帶動調整鏡轉動，調整震動光路直到光束回到理想狀態，實現準直系統的閉環動態調整。當調整方向的壓電陶瓷為兩組時，即調整水平方向和調整垂直方向的壓電陶瓷各為一組，需要增加二維傾斜鉸鏈，使得調整時一端固定，一端驅動從而實現動態調整。

現有的激光動態準直系統的缺點是：采用四組壓電陶瓷驅動時，因對四組壓電陶瓷的對稱性要求高，且安裝困難；當調整鏡任意角度放置時，很容易使其中的一組不受力(或處于懸空狀態)，從而使壓電陶瓷驅動系統相互耦合，其動態特性很差；該系統的檢測范圍小，且檢測出的失調信號為非線性。采用兩組壓電陶瓷時，因需要二維傾斜鉸鏈，因此體積大，重量大，系統加工裝調困難；受鉸鏈(彈性機構)的影響，調節范圍和系統的響應速度互相制約，系統的自由度少，調整與檢測范圍小，且檢測出的失調信號為非線性。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種三點式動態激光準直系統，其具有系統重量輕、結構簡單、安裝方便、調節范圍大、響應速度快、系統線性度好的優點。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案如下：

一種三點式動態激光準直系統，主要由激光器1、擴束器2、偏振分束器(PolarizingBeam?Splitter；PBS)3、反光鏡4、聚焦物鏡5、PSD與信號處理電路6、三維微驅動器7、三維微位移傳感器8、A/D采集電路9、計算機系統10、D/A轉換電路11和三路高壓驅動電路12組成，激光器1發射激光信號，激光信號經過擴束器2和偏振分束器3整形后入射到反光鏡4上，反光鏡4的反射光經過聚焦物鏡5照射到位置敏感傳感器PSD的光敏面上，反射光經過PSD與信號處理電路6處理后得到與激光光束在PSD上的相對位置相關的電信號，該電信號通過A/D采集電路9轉換后傳輸到計算機系統10；反光鏡4上的三維微驅動器7的三組壓電陶瓷上安裝的三維微位移傳感器8輸出三路與壓電陶瓷的形變成比例的電信號，該電信號通過A/D采集電路9轉換后傳輸到計算機系統10；兩路電信號經過計算機系統10處理后輸出給D/A轉換電路11，D/A轉換電路11將其轉換為模擬電信號，該模擬電信號經過三路高壓驅動電路12的放大后，驅動三維微驅動器7的三組壓電陶瓷，從而調整反光鏡4的傾斜角。

本實用新型的有益效果是：利用位置檢測元件PSD和三組壓電陶瓷微位移驅動裝置實現準直系統的閉環檢測控制和解耦控制，具有結構簡單、安裝方便、系統重量輕、調節范圍大、響應速度快、系統線性度好、精度高等優點。

附圖說明

圖1是本實用新型的三點式動態激光準直系統的結構框圖。

圖2是本實用新型的三點式動態激光準直系統的原理圖。

圖3是本實用新型的三點式動態準直結構示意圖。

圖4是本實用新型的三點式動態激光準直系統的驅動模型圖。

圖5是本實用新型的三點式動態激光準直系統的解耦控制結構示意圖。

圖6是本實用新型的三路壓電陶瓷耦合仿真結果的曲線圖。

圖7是本實用新型的解耦后三路壓電陶瓷仿真結果的曲線圖。

圖8是本實用新型的反光鏡任意角度偏轉時光束軌跡的示意圖。

圖中：1、激光器，2、擴束器，3、PBS，4、反光鏡，5、聚焦物鏡，6、PSD與信號處理電路，7、三維微驅動器，8、三維微位移傳感器，9、A/D采集電路，10、計算機系統，11、D/A轉換電路，12、三路高壓驅動電路，13、準直裝置，14、激光器，15、光學調整鏡，16、壓電陶瓷，17、分束器，18、擴束器，19、位置敏感傳感器，20、聚焦透鏡，21、數字信號處理器，22、激光光束，23、光學調整鏡。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細地描述：