[發明專利]一種聲光偏轉激光光束角度自動控制裝置

在審

• 申請號: 201410150023.0
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103956642A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 周少華;陳橋立
• 申請（專利權）人: 武漢嘉銘激光有限公司
• 主分類號: H01S3/101
• 分類號: H01S3/101
• 代理公司: 武漢天力專利事務所 42208
• 代理人: 蘇胤杰

技術領域

本發明涉及激光光束控制技術領域，具體是一種聲光偏轉激光光束角度自動控制裝置。

背景技術

激光光束控制技術廣泛應用在激光加工、激光標記、激光演示（包括部隊實兵對抗演習）系統中。傳統的激光光束控制均是通過調整反射鏡的角度或是通過掃描儀方式等機械式光束偏轉實現，如圖1所示；近年來有采用雙光楔的相互同軸轉動調整激光光束的角度，如圖2所示。必須有機械運動是它們的共同特點。由于機械本身結構的局限，要使光束發生偏轉，機械運動由于慣性而較難改變方向，所以機械運動改變方向時需要一個減速-停止-加速-減速-停止的過程。機械式光束偏轉傳輸若要實現快速改變方向，只有提高加速度；有限且機械要承受極大的沖擊力，這會極大縮短機械的使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種聲光偏轉激光光束角度自動控制裝置，采用聲光偏轉技術在無任何機械運動的情況下靠聲光偏轉器在二維方向上高速、精確地調節出射激光光束的角度。

為實現上述技術目的，本發明提供的方案是：一種聲光偏轉激光光束角度自動控制裝置，包括激光發射部件、聲光偏轉部件、控制系統，所述聲光偏轉部件包括兩只沿光軸設置且偏轉平面相互正交的聲光偏轉器。

而且，所述激光發射部件為波長1550nm半導體激光器。

而且，所述每只聲光偏轉器包括聲光介質、吸聲材料、電聲轉換器、散熱器，聲電轉換器與聲光介質連接，聲光介質的非導光面上依次鋪設吸聲材料和散熱器。

而且，所述控制系統包括通訊電路、CPU、超聲頻率控制器、驅動電路、激光光束偏轉角度矯正單元、及控制軟件。

本發明摒棄了傳統激光光束角度的機械式（包括光機式）偏轉方式，采用聲光偏轉技術提高了激光光束角度偏轉速度、精度，特別是一種應用于部隊實兵對抗系統中的激光光束調整裝置，在無任何機械運動的情況下靠聲光偏轉器在二維方向上高速、精確地調節出射激光光束的角度以達到精確瞄準的目的。

附圖說明

圖1是傳統激光光束控制機械示意圖。

圖2是雙光楔相互同軸轉動調整激光光束角度示意圖。

圖3是聲光偏轉器的結構示意圖。

圖4是聲光偏轉器的原理圖。

圖5是本發明的工作原理圖。

圖6是本發明的控制原理圖。

其中，1、聲光介質，2、電聲轉換器，3、吸聲材料，4、散熱器，5、進水管，6、出水管。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。

聲光調制技術已普遍應用在連續激光器中，以提高中小型連續激光器的瞬時功率，此技術稱為聲光調Q；聲光偏轉則是利用聲光相互作用來控制激光束傳播方向；二者的原理都是聲光衍射效應。

本實施例提供一種應用于部隊實兵對抗系統中的激光光束調整裝置，由激光發射部件、聲光偏轉部件、控制系統（包括軟件及硬件）組成。激光發射部件中激光器采用半導體激光器，波長1550nm；激光器發出的激光光束經光學系統準直后入射到聲光偏轉器1，由控制系統調整聲光偏轉器1中超聲波頻率來改變聲光介質對激光光束的偏轉角度，使激光光束經過聲光偏轉器1獲得X方向所需角度后入射到聲光偏轉器2，（聲光偏轉器1與聲光偏轉器2偏轉平面正交設置），同樣由控制系統調整聲光偏轉器2使激光光束經過聲光偏轉器2獲得Y方向所需角度后出射，實現在無任何機械運動的情況下靠聲光偏轉器在二維方向上高速、精確地調節出射激光光束的所需角度以達到精確瞄準的目的。

進一步的，如圖3所示，上述聲光偏轉器包括聲光介質1、電聲轉換器2、吸聲材料3、散熱器4，聲電轉換器2與聲光介質1連接，聲光介質1的非導光面上依次鋪設吸聲材料3和散熱器4。散熱器4可以是水冷型散熱器。

聲光偏轉器的工作原理如圖4所示，電聲轉換器加電后，將超聲波饋入聲光介質，聲波是疏密波，聲光介質的折射率發生周期變化，對相對聲波方向以某一角度傳播的光波來說，相當于一個相位光柵。在超聲場中光波發生衍射，改變傳播方向，（這就是聲光衍射效應）。應用廣泛的是布拉格衍射，入射光I_i的一部分偏離到布拉格角Ib的方向。偏角θB由布拉格公式決定：2λsSinθ_B=λ₀/n=λ。衍射效率I_b（L）/I_i(0)＝Sin²（ηL）=sin²(???????????????????????????????????????????????)，