专利名称：一种激光精密修调装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石英传感器精密修调技术领域，具体涉及一种激光精密修调装置。
背景技术：
在石英传感器敏感结构的加工过程中，由于加工工艺误差以及石英材料本身所固有的各向异性特性，加工出的敏感结构总是不完全对称，从而产生较大的机械耦合输出，有时甚至会引起电路饱和，对石英传感器的精度会产生较大影响。通过采用激光修调工艺，精密调整敏感结构的质心，可以改善敏感结构的对称性，抑制机械耦合，提高传感器的精度。 在具体实现时，需要首先在石英敏感结构的正面和反面都镀上一层金膜，厚度通常在5 20um，然后用激光脉冲有选择地汽化去除部分金膜，从而改变敏感结构的整体质心分布。目前，尚未有能适用于石英传感器敏感结构精密修调、有效抑制机械耦合的装置。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种适用于石英传感器敏感结构精密修调、能够有效抑制机械耦合的激光精密修调装置。本实用新型是这样实现的一种激光精密修调装置，包括激光器、激光光学传输装置、光束扫描装置、视觉观察对准装置和控制装置；激光器与控制装置连接，激光光学传输装置放置在激光器发出的激光脉冲的光路上；光束扫描装置与控制装置连接，放置在激光脉冲的光路上、激光光学传输装置的后侧；视觉观察对准系统放置在激光光学传输装置的后侧。如上所述的激光器为紫外激光器，激光器的重复频率在IOk-IOOkHz范围内，功率在0. 5-5W范围内，脉冲宽度在5-50ns范围内。如上所述的激光光学传输装置，它包括激光扩束镜、偏振衰减器和二色分光镜；激光扩束镜、偏振衰减器和二色分光镜由近及远依次放置在激光器发出的激光脉冲的光路上，激光脉冲的光路分别与激光扩束镜、偏振衰减器的光轴重合，激光脉冲的光路与二色分光镜的法线方向成45度角。如上所述的激光扩束镜、偏振衰减器和二色分光镜均须由能透过紫外光的光学玻璃制成。如上所述的激光光学传输装置还包括激光功率计，激光功率计放置在偏振衰减器和二色分光镜之间，激光功率计的光路与偏振衰减器和二色分光镜重合。如上所述的光束扫描装置包括二维扫描振镜和聚焦成像镜头；二维扫描振镜在激光脉冲的光路上、二色分光镜的后侧；聚焦成像镜头放置在二维扫描振镜输出光路上，位于二维扫描振镜的后侧。如上所述的视觉观察对准系统包括CXD摄像头和监视器，CXD摄像头放置在激光光学传输装置的一侧，CCD摄像头的镜头的光轴与激光脉冲的光路垂直、且对准激光脉冲与二色分光镜的交点；监视器与CXD摄像头连接。本实用新型的有益效果是本实用新型的装置采用激光器、激光光学传输装置、光束扫描装置、视觉观察对准装置和控制装置，能够实现石英传感器敏感结构的修调，经过验证，本实用新型的装置修调的线宽小于5微米，能够实现对石英传感器敏感结构正面金膜和反面金膜的去除，能够将机械耦合降低2 3个数量级，有效抑制了机械耦合，提高了石英传感器敏感结构的性能。
图1是本实用新型的一种激光精密修调装置的结构原理图；图中1.激光器，2.激光光学传输装置，3.光束扫描装置，4.视觉观察对准装置， 5.控制装置，6.激光扩束镜，7.偏振衰减器，8.激光功率计，9. 二色分光镜，10. 二维扫描振镜，11.聚焦成像镜头，12. C⑶摄像头，13.监视器，14.石英传感器敏感结构。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的一种激光精密修调装置进行介绍如图1所示，一种激光精密修调装置，包括激光器1、激光光学传输装置2、光束扫描装置3、视觉观察对准装置4和控制装置5。其中，激光器与控制装置5连接，它接收控制装置5的控制信号，在控制信号的控制下发出精密修调所需的激光脉冲，还将激光器参数发送给控制装置5。激光器2可采用现有技术实现，可从市场上购得，通常采用紫外激光器，激光器的重复频率在IOk-IOOkHz 范围内，如IOkHz、50kHz或IOOkHz，功率在0. 5-5W范围内，如0. 5W、2. 5W或5W，脉冲宽度在 5-50ns 范围内，如 5ns、25ns 或 50nso激光光学传输装置2放置在激光器2发出的激光脉冲的光路上，它包括激光扩束镜6、偏振衰减器7和二色分光镜9。激光扩束镜6、偏振衰减器7和二色分光镜9由近及远依次放置在激光器2发出的激光脉冲的光路上，激光脉冲的光路分别与激光扩束镜6、偏振衰减器7的光轴重合，激光脉冲的光路与二色分光镜9的法线方向成45度角。激光扩束镜6用于调整通过它的激光光束的直径及焦点位置，当需要调整激光光束的直径及焦点位置时，根据实际需要手动调节。偏振衰减器7用于调整通过它的激光功率的大小，以满足精密修调的激光功率要求。偏振衰减器7也可根据实际需要手动调节。二色分光镜9用于将可见光与修调所需波长的激光进行分离，使可见光进入视觉观察对准系统，修调所需波长的激光进入光束扫描系统。激光扩束镜6、偏振衰减器7和二色分光镜9均须由能透过紫外光的光学玻璃制成；均为成熟产品，可从市场上购得。在优选的实施例中，激光光学传输装置2还包括激光功率计8，激光功率计8放置在偏振衰减器7和二色分光镜9之间，激光功率计8的光路与偏振衰减器7和二色分光镜 9重合。激光功率计8的量程超过所选用的激光器的最大功率，在本实施例中，激光功率计 8的量程超过5W。激光功率计8为成熟产品，可从市场上购得。光束扫描装置3与控制装置5连接，放置在激光脉冲的光路上、激光光学传输装置 2的后侧，它包括二维扫描振镜10和聚焦成像镜头11。二维扫描振镜10在激光脉冲的光路上、二色分光镜9的后侧。聚焦成像镜头11放置在二维扫描振镜10输出光路上，位于二维扫描振镜10的后侧。聚焦成像镜头11接收来自二维扫描振镜10的输出光束，并对光束进行聚焦。二维扫描振镜10接收来自二色分光镜9的激光脉冲和控制装置5的控制信号，通过偏转对光束传输方向进行控制，改变聚焦成像镜头11激光焦斑的位置，去除石英传感器敏感结构14上的金。二维扫描振镜10和聚焦成像镜头11为成熟产品，可从市场上购得。视觉观察对准系统放置在激光光学传输装置2的后侧，它包括CXD摄像头12和监视器139，CXD摄像头12放置在激光光学传输装置2的一侧，CXD摄像头12的镜头的光轴与激光脉冲的光路垂直、且对准激光脉冲与二色分光镜9的交点。监视器139与CXD摄像头12连接，用于显示CXD摄像头12采集到的光斑位置的石英传感器敏感结构14的图像。控制装置5根据设定的激光器参数和扫描参数分别向激光器和扫描振镜发送控制信号，实现对激光器参数和二维扫描振镜10的控制，接收来自激光器的激光器参数以实现对激光器的状态监测。控制装置5可采用工控机根据现有技术实现。本实用新型的具体工作过程如下第一步初始化；给激光精密修调装置上电，激光器预热，实现初始化；第二步设置激光器参数；设置控制装置5中存储的激光器参数；第三步调节衰减后的激光功率；将激光功率计8放置在偏振衰减器75和二色分光镜9之间，激光功率计8的光路与偏振衰减器75和二色分光镜9重合，控制装置5向激光器发送激光器参数，激光器发射激光。调节偏振衰减器75的衰减率，并实时监测激光功率计8测量到的功率，直到衰减后的功率能够去除石英传感器敏感结构14上的金膜，如衰减到0. 5W。将激光功率计8从激光光学传输装置2取出。控制装置5向激光器发送控制信号，使激光器停止发送激光。第四步进行修调；将待修调的石英传感器敏感结构14放置在聚焦成像镜头11的焦斑位置，控制装置5同时向二维扫描振镜10发送扫描参数、向激光器发送激光器参数，实现对的修调。本实用新型的装置采用激光器、激光光学传输装置2、光束扫描装置3、视觉观察对准装置4和控制装置5，能够实现石英传感器敏感结构14的修调，经过验证，本实用新型的装置修调的线宽小于5微米，能够实现对石英传感器敏感结构14正面金膜和反面金膜的去除，能够将机械耦合降低2 3个数量级，有效抑制了机械耦合，提高了石英传感器敏感结构14的性能。
权利要求1.一种激光精密修调装置，其特征在于它包括激光器(1)、激光光学传输装置O)、光束扫描装置⑶、视觉观察对准装置⑷和控制装置(5)；激光器⑴与控制装置(5)连接， 激光光学传输装置( 放置在激光器(1)发出的激光脉冲的光路上；光束扫描装置(3)与控制装置( 连接，放置在激光脉冲的光路上、激光光学传输装置O)的后侧；视觉观察对准系统放置在激光光学传输装置O)的后侧。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的激光器(1)为紫外激光器(1)，激光器(1)的重复频率在IOk-IOOkHz范围内，功率在0.5-5W范围内，脉冲宽度在5-50ns范围内。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述的激光光学传输装置O)，它包括激光扩束镜(6)、偏振衰减器(7)和二色分光镜(9)；激光扩束镜(6)、偏振衰减器(7)和二色分光镜(9)由近及远依次放置在激光器(1)发出的激光脉冲的光路上，激光脉冲的光路分别与激光扩束镜(6)、偏振衰减器(7)的光轴重合，激光脉冲的光路与二色分光镜(9) 的法线方向成45度角。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述的激光扩束镜(6)、偏振衰减器(7) 和二色分光镜(9)均须由能透过紫外光的光学玻璃制成。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的激光光学传输装置( 还包括激光功率计(8)，激光功率计(8)放置在偏振衰减器(7)和二色分光镜(9)之间，激光功率计(8)的光路与偏振衰减器(7)和二色分光镜(9)重合。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的光束扫描装置(3)包括二维扫描振镜(10)和聚焦成像镜头(11) ；二维扫描振镜(10)在激光脉冲的光路上、二色分光镜(9)的后侧；聚焦成像镜头(11)放置在二维扫描振镜(10)输出光路上，位于二维扫描振镜(10)的后侧。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的视觉观察对准系统包括CCD摄像头(1 和监视器(i:3)，CCD摄像头(1 放置在激光光学传输装置O)的一侧，CCD摄像头 (12)的镜头的光轴与激光脉冲的光路垂直、且对准激光脉冲与二色分光镜(9)的交点；监视器(13)与CCD摄像头(12)连接。
专利摘要本实用新型属于石英传感器精密修调技术领域，具体涉及一种激光精密修调装置，目的是提供一种适用于石英传感器敏感结构精密修调、能有效抑制机械耦合的装置。它包括激光器(1)、激光光学传输装置(2)、光束扫描装置(3)、视觉观察对准装置(4)和控制装置(5)；激光器(1)与控制装置(5)连接，激光光学传输装置(2)放置在激光器(1)发出的激光脉冲的光路上；光束扫描装置(3)与控制装置(5)连接，放置在激光脉冲的光路上、激光光学传输装置(2)的后侧；视觉观察对准系统放置在激光光学传输装置(2)的后侧。本实用新型的装置能够实现石英传感器敏感结构的修调，能够将机械耦合降低2～3个数量级，有效抑制机械耦合。
文档编号G01D18/00GK202229781SQ201120345468
公开日2012年5月23日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者刘迎春, 廖兴才, 张兢, 杨军, 王汝弢, 郑辛 申请人:北京自动化控制设备研究所