激光斩波器的制作方法

本实用新型涉及斩波器技术领域，尤其是涉及一种激光斩波器。

背景技术：

斩光器是指一种电子控制的风扇式轮叶，在一定转速下，将连续光调制(斩断)成一定频率的周期性断续光，且遮断时间等于透光时间，把恒定光源改成交变的“方波”光源。

有三种类型可供选择：变频旋转斩波器，固定频率调音叉斩波器和光闸。1849年由hippolytefizeau在第一次非天文测量光速时，旋转斩波器的名字被首先使用。

光学斩波器，通常是旋转盘式机械光闸，被广泛应用于科学实验室与锁向放大器的组合。斩波器用于调制光束的强度，并且使用锁向放大器来提高信噪比。

为了更加有效，光斩波器应具有稳定的转速。在1/f噪声是主要问题的情况下，可以选择最大斩波频率。这受到电机速度和旋转盘中的槽数的限制，这又受到盘半径和光束直径的限制。

由于盘直径一般较大，其转动的稳定性相对来说就会较低，进而会影响到光斩波器的使用效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种激光斩波器，以解决现有技术中存在的技术问题。

本实用新型提供的激光斩波器，包括壳体、第一反射棱柱、第二反射棱柱和驱动装置；

所述第一反射棱柱、所述第二反射棱柱和所述驱动装置均设置在所述壳体内；

所述驱动装置分别与所述第一反射棱柱和所述第二反射棱柱连接，用于驱动所述第一反射棱柱和所述第二反射棱柱转动；

所述壳体上设置有入射光进口和反射光出口；

所述第一反射棱柱上与所述入射光进口对应的侧壁为第一反射面；

所述第二反射棱柱上与所述反射光出口对应的侧壁为第二反射面；

所述第一反射棱柱和所述第二反射棱柱在转动时，能够使所述第一反射面和所述第二反射面垂直。

进一步的，所述驱动装置包括第一电机和第二电机；

所述第一电机和所述第二电机分别与所述第一反射棱柱和所述第二反射棱柱连接。

进一步的，所述驱动装置为第三电机；

所述第一反射棱柱和所述第二反射棱柱之间设置有传动装置；

所述第三电机与所述第一反射棱柱、所述第二反射棱柱或传动装置连接。

进一步的，所述传动装置包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮；

所述第一齿轮与所述第一反射棱柱同轴设置；

所述第二齿轮与所述第二反射棱柱同轴设置；

所述第一齿轮与所述第二齿轮均与所述第三齿轮啮合；

所述第三齿轮与所述第三电机连接。

进一步的，所述第一齿轮与所述第二齿轮的齿数不同。

进一步的，所述第一齿轮和所述第二齿轮的齿数比、所述第一反射棱柱与所述第二反射棱柱的棱数比之间为反比关系。

进一步的，所述传动装置还包括主动锥齿轮和从动锥齿轮；

所述主动锥齿轮与所述第三电机的电机轴同轴固定连接；

所述从动锥齿轮与所述第三齿轮同轴固定连接；

所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮啮合。

进一步的，所述第一反射棱柱和所述第二反射棱柱的形状完全相同。

进一步的，所述第一反射棱柱的横截面为正多边形；

所述第二反射棱柱的横截面为正多边形。

进一步的，所述正多边形的边数为偶数。

本实用新型提供的激光斩波器，通过使用第一反射棱柱和第二反射棱柱对光波进行反射，实现光波的斩波效果，而由于第一反射棱柱和第二反射棱柱的直径相比使用圆盘要小很多，因此，其转动的稳定性要高很多，使得整个激光斩波器的输出光波频率的稳定性较高。本实用新型提供的激光斩波器，结构简单，稳定性好，使用方便，易于调节，普适性好，应用范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的激光斩波器的一种设置方式的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的激光斩波器的另一种设置方式的结构示意图；

图3为入射光角度为45°时的光线反射示意图；

图4为入射光角度略大于45°时的光线反射示意图；

图5为入射光角度45°较多时的光线反射示意图。

附图标记：

1：第一反射棱柱；2：第一齿轮；3：第三电机；4：第三齿轮；5：第二齿轮；6：第二反射棱柱；7：从动锥齿轮；8：主动锥齿轮；9：第一工作面；10：第二工作面。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图5所示，本实用新型提供了一种激光斩波器，包括壳体、第一反射棱柱1、第二反射棱柱6和驱动装置；第一反射棱柱1、第二反射棱柱6和驱动装置均设置在壳体内；驱动装置分别与第一反射棱柱1和第二反射棱柱6连接，用于驱动第一反射棱柱1和第二反射棱柱6转动；壳体上设置有入射光进口和反射光出口；第一反射棱柱1上与入射光进口对应的侧壁为第一反射面；第二反射棱柱6上与反射光出口对应的侧壁为第二反射面；第一反射棱柱1和第二反射棱柱6在转动时，能够使第一反射面和第二反射面垂直。

激光从壳体的入射光进口进入到壳体内部，与第一反射棱柱1上的第一反射面相交，通过第一反射面反射向第二反射面，当第一反射面和第二反射面之间的夹角为90°，即第一反射面与第二反射面垂直时，入射光经第二反射面的反射后的反射光与入射光平行，且方向相反，使其能够从反射光出口射出。

具体原理如图3-图5所示，设入射光线方向为自下向上。

在本实施例中，第一反射棱柱1和第二反射棱柱6，第一反射棱柱1和第二反射棱柱6进行同向的逆时针旋转，且第一反射棱柱1和第二反射棱柱6平行且处于同一水平面上。

如图3所示，当入射光线与第一反射棱柱1上的第一工作面9成45°角，且第一工作面9和第二工作面10之间的夹角为90°时，入射光经过第一反射棱柱1的第一工作面9后，将被水平反射到第二反射棱柱6上，再经第二反射棱柱6上的第二工作面10的反射，最终与入射光平行且反向射出。此时，射出的光线为有效光线。

如图4所示，当入射光与第一反射棱柱1上的第一工作面9的夹角略大于或略小于45°，且第一工作面9和第二工作面10的夹角为90°时，入射光经第一反射棱柱1的第一工作面9进行反射后，能够反射到第二工作面10上，进而能够使得从第二工作面10上反射出的反射光与第一工作面9上的入射光平行，且方向相反，此时，射出的光线为有效光线。

如图5所示，当入射光与第一反射棱柱1上的第一工作面9的夹角大于或小于45°较多，且第一工作面9和第二工作面10的夹角为90°时，入射光经过第一反射棱柱1上的第一工作面9的反射后，由于角度偏移较大，不能反射到第二工作面10上，而通过第二反射棱柱6的其他侧面进行反射，不能出反射光出口射出，为无效光线。

通过驱动装置带动第一反射棱柱1和第二反射棱柱6进行转动时，第一工作面9和第二工作面10的夹角会出现变化，每当出现夹角为90°时，入射光会经过第一工作面9和第二工作面10的反射后，平行反射出；而当第一工作面9和第二工作面10的夹角不是90°时，入射光经过第一工作面9的反射后，或者是不能反射到第二反射棱柱6上，或者是不能反射到第二工作面10上，再或者是经过第二工作面10的反射后，与入射光不平行，不能从反射光出口射出，成为无效光线。

这样就使得有效光线的射出，与第一反射棱柱1和第二反射棱柱6的转速相匹配，转速越快，有效光线射出的频率越高，转速越慢，有效光线射出的频率越低，进而实现将光线变换为脉冲光波。

由于本实施例中使用的是两个反射棱柱，其直径相对较小，进而转动的稳定性就会较高，保证了输出频率的稳定性。

在本实施例中，驱动装置的设置方式有两种。

在驱动装置的第一种设置方式中，驱动装置包括第一电机和第二电机；

第一电机和第二电机分别与第一反射棱柱1和第二反射棱柱6连接。

在本实施例中，驱动装置包括两个驱动电机，分别为第一电机和第二电机，其分别与第一反射棱柱1和第二反射棱柱6进行连接，带动第一反射棱柱1和第二反射棱柱6进行转动。

在本实施例中，第一电机和第二电机的型号相同，转速和转向也相同。

在本实施例中，第一电机和第二电机的转速也可以是设置为不同的转速，通过将驱动装置设置为两个不同的电机，分别对第一反射棱柱1和第二反射棱柱6进行不同转速的控制，能够使得对光波的输出频率进行控制，且控制范围较广。

在本实施例中，第一电机和第二电机均为交流伺服电机。

在驱动装置的第二种设置方式中，驱动装置为第三电机3；第一反射棱柱1和第二反射棱柱6之间设置有传动装置；第三电机3与第一反射棱柱1、第二反射棱柱6或传动装置连接。

在本实施例中，驱动装置一个驱动电机，即第三驱动电机，其通过传动装置分别与第一反射棱柱1和第二反射棱柱6连接，进而同时驱动第一反射棱柱1和第二反射棱柱6进行转动。

第三电机3可以是与传动装置进行连接，再通过传动装置与第一反射棱柱1和第二反射棱柱6连接，也可以是与第一反射棱柱1或第二反射棱柱6连接后，通过传动装置再与第二反射棱柱6或第一反射棱柱1连接。

在本实施例中，第三电机3为交流伺服电机。

传动装置的设置形式有很多种，在本实施例中，以齿轮传动为例进行阐述说明。

具体的齿轮传动方式的传动装置设置方式具体为：包括第一齿轮2、第二齿轮5和第三齿轮4；第一齿轮2与第一反射棱柱1同轴设置；第二齿轮5与第二反射棱柱6同轴设置；第一齿轮2与第二齿轮5均与第三齿轮4啮合；第三齿轮4与第三电机3连接。

在本实施例中，传动装置包括第一齿轮2、第二齿轮5和第三齿轮4，其三者之间的设置方式为：第一齿轮2与第三齿轮4啮合，第二齿轮5也与第三齿轮4啮合。

这样的设置，使得第一反射棱柱1和第二反射棱柱6的转向是相同的。

在本实施例中，第三电机3的电机轴与第三齿轮4同轴固定连接。

第三电机3的电机轴还可以是与第一齿轮2或第二齿轮5进行同轴固定连接，也就是说，第三电机3带动第一齿轮2、第二齿轮5或第三齿轮4中的任意一个，都可以带动第一反射棱柱1和第二反射棱柱6转动。

当第一反射棱柱1和第二反射棱柱6的棱数不同时，还可以将第一齿轮2和第二齿轮5的齿数设置为不同，进而保证第一反射棱柱1和第二反射棱柱6之间至少会出现一次第一工作面9和第二工作面10垂直。

当第一齿轮2和第二齿轮5的齿数不同时，在本实施例中，将第一齿轮2和第二齿轮5的齿数比、第一反射棱柱1与第二反射棱柱6的棱数比之间设置为了为反比关系。

这样的设置，使得第一反射棱柱1上的第一工作面9和第二反射棱柱6上的第二工作面10能够每次转动都有一个90°夹角，进而使得频率能够较好的调整。

而为了便于对驱动电机进行安装，在本实施例中，设置了传动主动锥齿轮8和从动锥齿轮7，其中，主动锥齿轮8与第三电机3的电机轴同轴固定连接；从动锥齿轮7与第三齿轮4同轴固定连接；主动锥齿轮8与从动锥齿轮啮合。

通过主动锥齿轮8和从动锥齿轮7的设置，使得电机轴的轴向与第一齿轮2、第二齿轮5和第三齿轮4的轴向垂直，也就是说，当第一反射棱柱1与第二反射棱柱6竖直设置时，通过主动锥齿轮8和从动锥齿轮7的设置，能够使得第三电机3可以为水平设置，大大的提高了第三电机3的安装稳定性。

第一齿轮2的齿数和第二齿轮5的齿数可以是不同的，也可以是相同的。当第一齿轮2和第二齿轮5的齿数相同时，第一反射棱柱1和第二反射棱柱6的形状完全相同。

这样的设置，能够更好的对光波的输出频率进行控制。

在本实施例中，第一反射棱柱1的横截面为正多边形；第二反射棱柱6的横截面为正多边形。

正多边形的形状，能够便于使第一工作面9和第二工作面10进行垂直的角度的调整，使得有效输出光线较为容易调整。

进一步的，正多边形的边数为偶数。

偶数边时，当第一反射棱柱1和第二反射棱柱6的棱数不同时，其每转一周会有至少两次第一工作面9和第二工作面10的垂直。

正多边形的边上可以是偶数边，但不局限于偶数边，其每转动一周，第一工作面9和第二工作面10的垂直次数为：第一反射棱柱1的边数与第二反射棱柱6的边数的最大公约数。

根据用户的需求，本实用新型还可以设置相位监测机构，进而能够使用手动控制模式和全自动控制模式；

根据用户的需求，还可以设置相位调整机构，采用手动控制模式或全自动控制模式。其中控制部分主要解决下面几个问题：

(1)、整个装置频率与外部激光频率的严格线性同步；

(2)、相位传感器位置的数学分析，与对应位置变换机构设计；若选用全自动方式实现，则建立数学模型，和算法实现，并通过执行机构完成动作；

(3)、相位调整的算法实现，及对应机构的优化。

控制方法为：

采用单片机实现高频信号的跟踪与处理，用plc完成全部伺服电机的驱动与控制。

本实用新型提供的激光斩波器，通过使用第一反射棱柱1和第二反射棱柱6对光波进行反射，实现光波的斩波效果，而由于第一反射棱柱1和第二反射棱柱6的直径相比使用圆盘要小很多，因此，其转动的稳定性要高很多，使得整个激光斩波器的输出光波频率的稳定性较高。本实用新型提供的激光斩波器，结构简单，稳定性好，使用方便，易于调节，普适性好，应用范围更广。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。