专利名称：激光光斑定位仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光光斑定位仪，主要用于高能激光试验中的远场光斑定位，也可用于其他可见或非可见激光传输一段距离后光斑位置的确定。
在高能激光试验中，为了保证激光能够和目标准确耦合，试验采用He-Ne可见光做瞄准信标光。由于信标光的光功率较弱而试验时的背景光较强，因此要准确地确定光斑位置是一个难题，导致试验中很难将效应物或测量设备放置到准确的位置，影响到激光的效应试验或参数测量。现有的光斑位置的确定主要靠肉眼观察，常用的方法有漫反射观察法和逆光观察法。
漫反射观察法的具体步骤是，先采取遮挡的办法将背景光减至最小，然后在光路上放置一个漫反射屏或白纸，通过观察漫反屏的反射光判定光斑的位置和形状。这种方法在所测量的背景光较强，如晴天的室外，或者所测量的激光为不可见光时，无法观察到光斑的位置和形状。
逆光观察法是在光路中段和测量点各放置一个标尺，两个标尺和光源三点成一线。通过逆光观察，得到光斑的位置。这种方法只适合于小面积的规则形状激光光斑定位，实际应用中比较费时，而且得出的结果受观察者的个体因素影响较大。尤其对于大面积的不规则光斑，误差较大。
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种定位精度高，使用方便，效率高，不受测量对象及环境因素影响，适用范围广的激光光斑定位仪。
本发明的目的可通过以下措施来达到一种激光光斑定位仪，其特殊之处在于它主要包括设置于激光器1出口处的机械调制盘3和设置于激光2经机械调制盘3之后的光斑定位位置的探测显示阵列4；所述的机械调制盘3包括电机6和遮光片5，所述的遮光片5与电机6的输出传动装置相连接；所述的探测显示阵列4由探测显示单元8组成；所述的探测显示单元8包括选频放大器8，光敏管7接于其输入端，发光管9接于其输出端；所述的遮光片5上均布有条孔。
上述探测显示阵列4的背后可安装有与发光管9位置相应的标尺。
上述选频放大器8可包括运放U，电阻R1-4、电容C1-3外围元器件组成；R1接于运放U的正输入端，相串接的电阻R2、R3与相串接的电容C1、C3接于运放U的负输入端和输出端，电容C3接于电阻R2、R3的接点与地之间，电阻R1接于电容C1、C2的接点与地之间，电阻R4接于运放U的输出端。
上述光敏管7可为光敏二极管D1、光敏三极管；所述的发光管9为发光二极管D2、液晶显示单元。
上述电机6的输出传动装置为电机输出轴、皮带传动装置或链传动装置。
上述电机6可为直流电机、同步电机、异步电机或步进电机。
上述机械调制盘3中的遮光片5上可均布有二十个三角或梯形条孔。
本发明与现有技术相比具有如下优点1.定位精度高。用测量仪器代替现有的肉眼观察，大大提高了光斑定位精度。
2.使用方便，效率高。只需将测量设备放置在光路上，就能立刻得到光斑的位置和形状。
3.不受测量对象及环境因素影响，在激光功率相对较弱而背景光相对较强的情况下也能工作。
4.可用于高能激光试验中的远场光斑定位，也可用于其他可见或非可见激光传输一段距离后光斑位置的确定。
5.适用面宽。与其他光学仪器配合使用，该定位仪还可测量出激光的光轴位置、发散角等其他参数。
附面说明如下
图1为本发明的结构原理图；图2为本发明机械调制盘的结构示意图；图3为本发明探测显示单元的电路原理图。
上述附图的标号说明1—激光器，2—激光，3—机械调制盘，4—探测显示阵列，5—遮光片，6—电机，7—光敏管，8—选频放大器，9-发光管。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步详述参见图1，本发明主要由机械调制盘3和探测显示阵列4组成。机械调制盘3放置于激光器1的出口处，探测显示阵列4则放置激光2传输一段距离后需要对光斑定位的位置。在高能激光试验中，机械调制盘3放置在激光器1的出口处，而探测显示阵列4则放置在数公里以外的远场。机械调制盘3和探测显示阵列4只用于信标激光定位使用，在激光实验前则撤走。
参见图2，机械调制盘3中的电机6可以是直流电机，转速为1800转/分，也可以采用同步电机、异步电机、步进电机等。遮光片5上均布有数十个三角或梯形条孔，并由电机6驱动。当遮光片5达到稳速时，激光2被调制为几百赫兹的交流光信号，供探测显示阵列4接收和放大。遮光片5可设置于电机6的输出轴上，为避免直流电机遮住一部分激光，机械调制盘3也可以采用与电机6非同轴方式安装，如采用皮带传动、链传动等，以避免直流电机遮光，增大可测量激光光斑的面积。
参见图3，探测显示阵列4由探测显示单元组成。探测显示单元主要由光敏管7、选频放大器8和发光管9组成。光敏管7可采用光敏二极管D1，发光管9可采用发光二极管D2；选频放大器8主要由运放U和电阻R1-4、电容C1-3外围元器件组成。
选频放大器8的放大倍数与信标光的光强相适应，光敏管7还可采用光敏三极管等其他光敏器件，而发光管9也可采用液晶显示单元等其它可见光发射器件。探测显示阵列4则由30×30共900个探测显示单元组成。
激光2被机械调制盘3调制为交流光信号，被光敏二极管D1接收后，经选频放大器8放大，驱动同组相应的发光二极管D2发光，而外界较强的背景光因未经调制而不被放大。由于光敏二极管D1的位置与发光二极管D2的位置已经确定，这样由发光二极管D2组成的发光二极管面阵的亮暗就可以得到所测量激光光斑的位置和形状。在探测显示阵列4的背后安装有与发光管9位置对应的标尺，可方便读数。
权利要求
1.一种激光光斑定位仪，其特征在于它主要包括设置于激光器(1)出口处的机械调制盘(3)和设置于激光(2)经机械调制盘(3)之后的光斑定位位置的探测显示阵列(4)；所述的机械调制盘(3)包括电机(6)和遮光片(5)，所述的遮光片(5)与电机(6)的输出传动装置相连接；所述的探测显示阵列(4)由探测显示单元(8)组成；所述的探测显示单元(8)包括选频放大器(8)，光敏管(7)接于其输入端，发光管(9)接于其输出端；所述的遮光片(5)上均布有条孔。
2.如权利要求1所述的激光光斑定位仪，其特征在于所述的探测显示阵列(4)的背后安装有与发光管(9)位置相应的标尺。
3.如权利要求1或2所述的激光光斑定位仪，其特征在于所述选频放大器(8)包括运放U，电阻R1-4、电容C1-3；电阻R1接于运放U的正输入端，相串接的电阻R2、R3与相串接的电容C1、C3接于运放U的负输入端和输出端，电容C3接于电阻R2、R3的接点与地之间，电阻R1接于电容C1、C2的接点与地之间，电阻R4接于运放U的输出端。
4.如权利要求3所述的激光光斑定位仪，其特征在于所述的光敏管(7)为光敏二极管D1、光敏三极管；所述的发光管(9)为发光二极管D2、液晶显示单元。
5.如权利要求3所述的激光光斑定位仪，其特征在于所述电机(6)的输出传动装置为电机输出轴、皮带传动装置或链传动装置。
6.如权利要求5所述的激光光斑定位仪，其特征在于所述的电机(6)为直流电机、同步电机、异步电机或步进电机。
7.如权利要求6所述的激光光斑定位仪，其特征在于所述机械调制盘(3)中的遮光片5上均布有二十个三角或梯形条孔。
全文摘要
一种激光光斑定位仪,用于精确测量高能激光传输一段距离后光斑的位置,也可以应用于其他可见或非可见激光传输一段距离后光斑位置的确定。它主要包括设置于激光器出口处的机械调制盘和设置于激光经机械调制盘之后的光斑定位位置的探测显示阵列。机械调制盘的遮光片与电机的输出传动装置相连接,探测显示阵列由探测显示单元组成。探测显示单元包括选频放大器,光敏管接于其输入端,发光管接于其输出端。采用本发明有效地解决了高能激光试验中由于信标光弱、背景光强而导致的光斑无法定位的问题,避免了因瞄准问题而造成的浪费,并且大大提高了工作效率。
文档编号G01B11/26GK1384335SQ0211463
公开日2002年12月11日 申请日期2002年6月19日 优先权日2002年6月19日
发明者陈绍武, 刘福华, 冯国斌, 赵军卫, 周宁, 白晓辉 申请人:西北核技术研究所