[發明專利]一種新型激光偏轉掃描裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202210304832.7
• 申請日: 2022-03-23
• 公開（公告）號: CN114609774A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 張白;韓鑫洋;江振青;曹威;張宏信;許有志
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 盧洋

本發明公開了一種新型激光偏轉掃描裝置，包括激光器、兩個激光偏轉振鏡以及控制系統，兩個激光偏轉振鏡相對設置，激光器和激光偏轉振鏡均與控制系統連接；此外，本發明還公開了一種新型激光偏轉掃描裝置的控制方法；其有益效果是：具有結構簡單、偏轉掃描角度大以及有效提高激光的偏轉速度的有益效果。

技術領域

本發明涉及激光控制技術領域，具體涉及一種新型激光偏轉掃描裝置及控制方法。

背景技術

光束偏轉技術是精確控制激光光束的技術，在許多光學和光子應用領域中起著至關重要的作用，如激光雷達、全息存儲系統、光信息存儲與處理、投影顯示和自由空間光通信等領域；目前應用范圍最廣的光束偏轉器件采用了傳統的機械掃描方法，該方法是基于反射鏡、棱鏡或透鏡來實現光束偏轉的，能夠實現較大的偏轉角度，但由于其具有的機械系統過于復雜笨重、能耗高、維護成本高、掃描速度慢、靈活性和可靠性低等缺點，導致其在航空航天、通信和軍事等領域的應用受到限制。隨著微電子機電系統（ＭＥＭＳ）的發展，光束偏轉器件變得易于集成化和小型化，因此在許多創新的光子產品中得到廣泛應用。然而，它們仍存在器件結構復雜、制造工藝繁瑣且偏轉范圍小等缺點。隨著聲光材料和電光材料的發展，非機械掃描的方法不斷興起。其中，基于二氧化碲和鉬酸鉛等聲光材料的光束偏轉器件利用了材料的光彈效應，通過聲波擾動來改變材料的折射率或介電常數，最終實現光束偏轉。但其響應速度易受聲波制約，并且光波頻率也容易受到材料應變的擾動。而基于電光材料（鈮酸鋰（LiNbCb）、砷化鎵（GaAs）、摻鑭鋯鈦酸鉛壓電陶瓷（PLZT）、液晶等）的光束偏轉器件是利用了材料的克爾效應或泡克耳斯效應，具有較快的響應速度，但偏轉角度相對較小。對于基于時間測角或者時間測長的傳感器，其激光偏轉掃描的速度將直接影響角度測量精度。因此，以上問題亟待解決。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型激光偏轉掃描裝置及控制方法，解決現有技術中激光的偏轉掃描角度較小的問題，具有結構簡單、偏轉掃描角度大以及有效提高激光的偏轉速度的有益效果。

本發明通過下述技術方案實現：

一種新型激光偏轉掃描裝置，包括激光器、兩個激光偏轉振鏡以及控制系統，兩個所述激光偏轉振鏡相對設置，所述激光器和激光偏轉振鏡均與所述控制系統連接。

激光器用于發射激光，兩個激光偏轉振鏡相對設置后形成一個用于反射激光的區域，當激光器發射出的激光射入到其中一個激光偏轉振鏡時，經過該激光偏轉振鏡的發射后入射到另一個激光偏轉振鏡上，且兩個激光偏轉振鏡在控制系統的調節下能夠實現偏轉，從而對激光的偏轉掃描角度起到控制的目的，整體結構較為簡單，能夠降低生產成本；在實現大角度偏向掃描時，只需要對激光偏轉振鏡進行小角度的偏轉即可，操作簡單；此外，通過激光偏轉振鏡的偏轉也能夠減少光線在兩激光偏轉振鏡之間的反射次數，從而提高激光的偏轉速度。

優選的，兩個所述激光偏轉振鏡的偏轉角度幅值相同。

兩個激光偏轉振鏡的偏轉角度幅值相同，使得激光在兩個激光偏轉振鏡之間的反射路徑便于控制，因此方便使用者控制激光的偏轉掃描角度，使用更加方便。

優選的，在所述激光偏轉振鏡的一個偏轉周期內，所述激光器發射出的激光在兩所述激光偏轉振鏡上的反射次數不變。

激光器發射出的激光在兩激光偏轉振鏡上的反射次數不變，因此能夠確保激光經過偏轉后以正確的方向射出，避免無法完成偏轉掃描的情況發生。

優選的，所述激光偏轉振鏡的偏轉角度幅值為θ，所述激光偏轉振鏡反射次數為n，所述激光器的發射的激光的入射角為α，該入射角為激光偏轉振鏡未偏轉時的入射角，且θ、α以及n滿足關系式：90°-αθ×2ⁿ。

θ、α以及n滿足關系式：90°-αθ×2ⁿ，其目的在于保證激光在兩個激光偏轉振鏡之間的反射點個數不變，從而能夠更好的保證偏轉掃描的效果。

一種新型激光偏轉掃描裝置控制方法，其特征在于，包括以下步驟：