一种用于透射式光学系统倾斜小角度的装置及使用方法与流程

本发明属于高功率光学系统技术领域，具体地说涉及一种用于透射式光学系统倾斜小角度的装置及使用方法。

背景技术：

在较为复杂的高功率光学系统中,除了主激光之外,还有大量的杂散光存在系统之中，这种杂散光被称为鬼光束。鬼光束传输路径和传输特性通常与主激光不同，但经常出现在某些敏感区域，造成光束质量的下降甚至光学元件的破坏，从而造成主光束特性的破坏，而鬼光束是由各种透射式光学元件(含小孔板)表面的剩余反射形成的。

现有消除鬼光束的主要方法是在设计过程中通过光学设计软件仿真，使鬼光束偏离像面，尽量减小鬼光束对系统的影响，但是，这种方法并不能完全消除鬼光束。在强激光系统中，光学系统表面不可避免的会反射一定激光能量，就有可能造成光学系统表面的损伤，并最终影响激光光束的质量。在实际应用过程中，一般使光学系统倾斜一定小角度来达到消除鬼光束的影响，但同时又要求不能改变激光光束的方向，因此，倾斜的小角度需要特别严格的控制。在现有的消除鬼光束影响的透射式光学系统中，尚没有一种使光学系统精确倾斜一定角度的装置。

技术实现要素：

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，发明人运用几何光学理论，对激光束光路进行反复分析后，提出一种用于透射式光学系统倾斜小角度的装置及使用方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于透射式光学系统倾斜小角度的装置，包括：

光源组件，其用于输出激光束；

光学系统组件，其包括调试基准台、夹持件和透射式光学系统，所述透射式光学系统包括物方节点和像方节点，其通过夹持件与调试基准台连接；

小孔组件，其包括位于透射式光学系统光轴上的第一小孔、第二小孔和第三小孔，所述第一小孔、光学系统组件、第二小孔和第三小孔沿着激光束的传输方向依次排列，所述小孔组件下方设置有二维调整台；

以及检测组件，其位于透射式光学系统的光轴外侧，所述检测组件与小孔组件对应设置，用于检测激光束是否位于小孔组件的中心。

进一步，所述光源组件包括五维调整台和激光器，所述激光器位于五维调整台上，其输出平行激光束，所述激光束的直径为3mm-5mm。

进一步，所述小孔组件的孔径为0.2mm-5mm，所述第一小孔与第二小孔的间距以及第二小孔与第三小孔的间距均为200mm-1500mm。

进一步，所述检测组件包括第一摄像头、第二摄像头和第三摄像头，其中，所述第一摄像头与第一小孔对应设置，所述第二摄像头与第二小孔对应设置，所述第三摄像头与第三小孔对应设置。

进一步，所述二维调整台和五维调整台的调整精度均优于0.01mm。

进一步，所述小孔组件为铝制结构或钢制结构。

另，本发明还提供一种用于透射式光学系统倾斜小角度的装置的使用方法，包括如下步骤：

s1：调节二维调整台，促使第一小孔、第二小孔和第三小孔位于透射式光学系统的光轴上；

s2：调整五维调整台，促使激光器输出的激光束同时穿过第一小孔、第二小孔和第三小孔，并使用检测组件对小孔组件上的光斑位置进行监视，确保光斑位于小孔组件的中心处；

s3：降低第二小孔和第三小孔相同高度，调节透射式光学系统的姿态使其倾斜小角度，保证激光束再次同时穿过第二小孔和第三小孔，且光斑位于小孔组件的中心处即可。

进一步，所述透射式光学系统的物方节点和像方节点距离为l，激光束入射到物方节点上后经像方节点出射，降低第二小孔和第三小孔相同高度h并调节透射式光学系统的姿态后，入射激光束与透射式光学系统的光轴夹角为α，出射激光束与透射式光学系统的光轴夹角为β，且α＝β，入射激光束与出射激光束在垂直于激光束的方向上产生位移量d，且d＝h＝l×sinα，其中，α为透射式光学系统需要倾斜的小角度。

进一步，根据透射式光学系统需要倾斜的小角度α，计算出第二小孔和第三小孔的下降高度h并调节高度，调节透射式光学系统的姿态，使激光束再次同时穿过第二小孔和第三小孔，并确保光斑位于小孔组件的中心处，此时，透射式光学系统的姿态即为其倾斜小角度后的姿态。

本发明的有益效果是：

通过控制第二小孔和第三小孔的下降高度，以精准控制透射式光学系统的倾斜姿态，使透射式光学系统满足其需要倾斜的小角度，简单紧凑，成本低，操作简便，同时，所述装置适用于任何透射式光学系统倾斜一定小角度，实用性强。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是调节透射式光学系统姿态前的激光束光路示意图；

图4是调节透射式光学系统姿态后的激光束光路示意图。

附图中：1-五维调整台、2-激光器、3-二维调整台、4-第一小孔、5-调试基准台、6-夹持件、7-透射式光学系统、8-二维调整台、9-第二小孔、10-二维调整台、11-第三小孔、12-第二摄像头、13-第三摄像头、14-第一摄像头、15-透射式光学系统光轴、16-物方节点、17-像方节点、18-激光束。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

实施例一：

如图1-3所示，一种用于透射式光学系统倾斜小角度的装置，包括光源组件、光学系统组件、小孔组件以及检测组件，所述光源组件包括五维调整台1和激光器2，所述激光器2位于五维调整台1上，其输出平行激光束18，所述激光束18的直径为3mm-5mm。

所述光学系统组件包括调试基准台5、夹持件6和透射式光学系统7，所述透射式光学系统7通过夹持件6与调试基准台5连接，所述透射式光学系统7包括物方节点16和像方节点17，激光束18入射到物方节点16上后经像方节点17出射，所述调试基准台5为高功率光学系统技术领域常用的调试装置，其能带动透射式光学系统7实现三维方向移动，并能调整透射式光学系统7的倾斜角度和俯仰角度，优选为六自由度运动平台。

所述小孔组件包括位于透射式光学系统光轴15上的第一小孔4、第二小孔9和第三小孔11，所述第一小孔4、光学系统组件、第二小孔9和第三小孔11沿着激光束18的传输方向依次排列，为了实现小孔组件的二维移动，第一小孔4下方设置有二维调整台3，第二小孔9下方设置有二维调整台8，第三小孔11下方设置有二维调整台10，同时，为了提高调整精度，所述二维调整台3、二维调整台8、二维调整台10和五维调整台1的调整精度均优于0.01mm。所述二维调整台和五维调整台1为高功率光学系统技术领域常用的调试装置，所述二维调整台优选为光学二维调整架，所述五维调整台1优选为光学五维调整架。所述小孔组件的孔径为0.2mm-5mm，所述第一小孔4与第二小孔9的间距以及第二小孔9与第三小孔11的间距均为200mm-1500mm，所述小孔组件为铝制结构或钢制结构，并做发黑处理，发黑处理生成的致密氧化膜对小孔组件表层起到防锈作用。

所述检测组件位于透射式光学系统光轴15外侧，所述检测组件与小孔组件对应设置，用于检测激光束18是否位于小孔组件的中心。所述检测组件包括第一摄像头14、第二摄像头12和第三摄像头13，其中，所述第一摄像头14与第一小孔4对应设置，所述第二摄像头12与第二小孔9对应设置，所述第三摄像头13与第三小孔11对应设置。

实施例二：

如图1-3所示，透射式光学系统7的物方节点16和像方节点17距离为l，透射式光学系统7垂直于水平方向设置，激光束18与透射式光学系统光轴15成α角度入射到物方节点16上时，出射激光束18从像方节点17出射，出射激光束18与透射式光学系统光轴15夹角为β，根据几何知识可知α＝β，即入射激光束18与出射激光束18方向没有变化，只是在垂直于激光束18的方向产生了一定的位移，且位移量为d，则d＝l×sinα，由于透射式光学系统7的物方节点16和像方节点17的位置是固定的，也就是说，l是已知的，因此，只要精确控制激光束18产生的位移量d，就可以精确控制激光束18与透射式光学系统光轴15的夹角。

如图1、图2和图4所示，激光束18沿水平方向入射，透射式光学系统7倾斜一定的小角度，此时，α既表示入射激光束18与透射式光学系统光轴15夹角，也表示透射式光学系统7倾斜的小角度，也就是说，只要精确控制激光束18产生的位移量d，就可以精确控制透射式光学系统7倾斜的小角度。本实施例中，位移量d通过控制第二小孔9和第三小孔11的高度变化来量化。

本实施例提供了一种用于透射式光学系统倾斜小角度的装置的使用方法，包括如下步骤：

s1：调节二维调整台，促使第一小孔4、第二小孔9和第三小孔11位于透射式光学系统7的光轴上；

s2：调整五维调整台1，促使激光器2输出的激光束18同时穿过第一小孔4、第二小孔9和第三小孔11，并使用检测组件对小孔组件上的光斑位置进行监视，确保光斑位于小孔组件的中心处；

s3：降低第二小孔9和第三小孔11相同高度h，调节透射式光学系统7的姿态，使激光束18再次同时穿过第二小孔9和第三小孔11，并确保光斑位于小孔组件的中心处即可，也就是说，出射的激光束18同时穿过第二小孔9和第三小孔11，由于入射的激光束18穿过第一小孔4，因此，激光束18产生的位移量d等于第二小孔9(或第三小孔11)、第一小孔4的高度差h，则d＝h＝l×sinα，根据透射式光学系统7需要倾斜的小角度α，计算出第二小孔9和第三小孔11的下降高度h并调节高度，调节透射式光学系统7的姿态，在保证激光束18再次同时穿过第二小孔9和第三小孔11且光斑位于小孔组件的中心处的前提下，此时，透射式光学系统7的姿态即为其倾斜小角度后的姿态。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。