激光光路系统的制作方法

本实用新型属于光学领域，尤其涉及一种激光光路系统。

背景技术：

目前，激光应用应非常广泛，激光光路系统需要基准光路调试、谐振腔调试和激光倍频系统调试等。然而，目前激光光路系统没有调Q模块，现有激光光路调试系统不全，研究没有针对性，操作复杂，导致研究效果不好。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要针对上述激光光路系统没有针对性，操作复杂，导致研究效果不好的问题，提供一种激光光路系统。

本实用新型实施例提供一种激光光路系统，包括：激光光路调试设备和检测系统；

所述激光光路调试设备包括：光基座、光指示器、第一谐振膜片镜架、光谐振腔、调Q模块、第二谐振膜片镜架、第一光路分光镜、分时光闸、第二光路分光镜和激光倍频器；

所述光指示器、所述第一谐振膜片镜架、所述光谐振腔、所述第二谐振膜片镜架、所述第一光路分光镜、所述分时光闸、所述第二光路分光镜和所述激光倍频器均装配在所述光基座内；

所述光指示器、所述第一谐振膜片镜架、所述光谐振腔、所述调Q模块、所述第二谐振膜片镜架和所述第一光路分光镜依次光连接；

所述分时光闸和所述激光倍频器依次光连接；所述分时光闸分别与所述第一光路分光镜和第二光路分光镜光连接；

所述检测系统包括：电荷耦合器件CCD摄像机、功率计和电脑显示屏；所述电荷耦合器件CCD摄像机和所述功率计均装配在所述光基座内；所述电荷耦合器件CCD摄像机与所述激光倍频器连接，所述电脑显示屏分别与所述电荷耦合器件CCD摄像机和所述功率计连接。

进一步地，所述第一谐振膜片镜架为全反谐振膜片镜架；所述第二谐振膜片镜架为半反谐振膜片镜架。

进一步地，所述光谐振腔由垂直于光轴的两个相对的平行平面镜或曲面镜构成。

进一步地，所述分时光闸为电动分时光闸。

进一步地，所述第一光路分光镜为45°折射镜；所述第二光路分光镜为45°折射镜。

进一步地，所述光指示器为红光指示器。

本实用新型实施例提供的激光光路系统，通过包括激光光路调试设备和检测系统，激光光路调试设备和检测系统连接，激光光路调试设备可以形成独立的光学调试模块，同时具备激光基准调试、谐振腔调试、调Q模块和激光倍频系统调试等实训功能，检测系统采集激光光路调试设备中的激光光斑以及将采集的激光光斑实时显示的功能，从而使得该激光光路系统具有较全面的激光光路调试系统，研究具有针对性，操作简单，维护方便，提高激光显示效果，进而提高研究效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的激光光路系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第一光路分光镜分光的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的检测系统的结构示意图。

附图标记说明：

1-光基座； 2-光指示器； 3-第一谐振膜片镜架；

4-光谐振腔； 5-调Q模块； 6-第二谐振膜片镜架；

7-第一光路分光镜； 8-分时光闸； 9-第二光路分光镜；

10-激光倍频器； 11-CCD摄像机； 12-功率计；

13-电脑显示屏。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为本实用新型实施例提供的激光光路系统的结构示意图。如图1所示，该激光光路系统包括：激光光路调试设备和检测系统。

激光光路调试设备包括：光基座1、光指示器2、第一谐振膜片镜架3、光谐振腔4、调Q模块5、第二谐振膜片镜架6、第一光路分光镜7、分时光闸8、第二光路分光镜9、激光倍频器10。检测系统包括：电荷耦合器件摄像机11、功率计12和电脑显示屏13。

光指示器2、第一谐振膜片镜架3、光谐振腔4、调Q模块5、第二谐振膜片镜架6、第一光路分光镜7、分时光闸8、第二光路分光镜9和激光倍频器10、电荷耦合器件(Charge-Coupled Device，简称CCD)摄像机11和功率计12均装配在光基座1内。

本实用新型实施例中，光基座1用于装配光学器件的光路机构，光指示器2、第一谐振膜片镜架3、光谐振腔4、调Q模块5、第二谐振膜片镜架6、光路分光镜7、分时光闸8、激光倍频器10、CCD摄像机11和功率计12均可拆卸地装配在光基座1内。也即，该激光光路调试设备中的各光学器件在使用可以装配在光基座1上，不使用时可以从光基座1上拆卸。

光指示器2、第一谐振膜片镜架3、光谐振腔4、调Q模块5、第二谐振膜片镜架6和第一光路分光镜7依次光连接。分时光闸8和激光倍频器10依次光连接；分时光闸8分别与第一光路分光镜7和第二光路分光镜9光连接。CCD摄像机11与激光倍频器10连接，电脑显示屏13分别与CCD摄像机11和功率计12连接。

本实用新型实施例中，光指示器2用于进行基准光定位调试。光谐振腔4、第一谐振膜片镜架3和第二谐振膜片镜架6均是激光器的重要组成部件，光谐振腔4、第一谐振膜片镜架3和第二谐振膜片镜架6三者结合进行光学谐振，从而使激光器产生激光。光谐振腔4用于光能反馈，产生激光振荡；第一谐振膜片镜架3和第二谐振膜片镜架6均为二维调整镜架，用于进行激光调试，使得光谐振腔4产生激光振荡。具体的，光谐振腔4中一部分光被第一谐振膜片镜架3反射回光谐振腔4中谐振，另一部分光透过第二谐振膜片镜架6成为激光器的输出激光；光在光谐振腔4中来回反射从而提供光能反馈，产生激光振荡。调Q模块5能压缩激光器输出脉冲宽度和提高脉冲峰值功率，是一种特殊的关键元件──快速腔内光开关。

第一光路分光镜7和第二光路分光镜9用于光学分光及导向，将从第二谐振膜片镜架5输出的一束激光分成多束激光，也即，将激光器输出的一束激光分成多束激光。分时光闸8用于控制第一光路分光镜7第二光路分光镜9输出的多束激光的导向选择，将第一光路分光镜7和第二光路分光镜9输出的每一束激光导向进入激光倍频器10并通过激光倍频器10的光路同轴。激光倍频器8用于倍频调整激光光路，将进入激光倍频器10的每一束激光的频率进行倍频放大调试；其中，激光倍频器10可以将激光器发出的激光波长1064纳米(nm)转换为532nm；激光倍频器10是采用激光倍频技术的器件，也可以称为激光倍频系统，其采用的激光倍频技术与现有技术中的激光倍频技术的原理相同。CCD摄像机11与激光倍频器10连接，用于采集激光倍频器10中激光光斑的图像。功率计12用于采集激光能量参数。电脑显示屏13分别与CCD摄像机11和功率计12连接，电脑显示屏中的显示屏显示CCD摄像机11采集的激光光斑的图像以及功率计12采集的激光能量参数。本实用新型实施例在此不进行限定和赘述。

本实用新型实施例中的激光光路调试设备的具体调试过程和原理为：将激光光路调试设备连接好电源和制冷系统，打开电源和制冷系统，将所有光学器件装配在光基座1上。打开光指示器2，调整光指示器2，将光指示器2输出的基准光调整至光路的主轴后，固定光指示器2，实现激光基准调试。其中，光路为光传播的路径；光路的主轴为光谐振腔4、第一谐振膜片镜架3和第二谐振膜片镜架6光路的轴。调整光谐振腔4、第一谐振膜片镜架3和第二谐振膜片镜架6，保证基准光均通过其中心且与光路同轴。打开激光电源，微调第一谐振膜片镜架3和第二谐振膜片镜架6，将激光光斑调试至最圆能量最为集中。调试第一光路分光镜7、分时分时光闸8、第二光路分光镜9和激光倍频器10，将第一光路分光镜7和第二光路分光镜9输出的每一束激光进入激光倍频器10并与激光倍频器10的光路同轴，观察通过倍频器后的激光变化。光路调试完毕，检测光路调试状态。本实用新型实施例通过调整光指示器2，可以调试准直基准光光源，较好地确定激光振荡路径；通过整光谐振腔4、第一谐振膜片镜架3和第二谐振膜片镜架6，可以调试较清晰的激光光斑，产生较好的振荡激光。通过调试第一光路分光镜7、分时分时光闸8、第二光路分光镜9和激光倍频器10，确保第一光路分光镜7和第二光路分光镜9输出的每一束激光进入激光倍频器10并与激光倍频器8的光路同轴，便于观察激光变化。

进一步的实施方式中，第一谐振膜片镜架3为全反谐振膜片镜架；第二谐振膜片镜架6为半反谐振膜片镜架。具体的，本实用新型实施例中第一谐振膜片镜架3为全反谐振膜片镜架，装配透光率T＝0％的全反谐振膜片作为全反系统，进行激光调试。第二谐振膜片镜架6为半反谐振膜片镜架，装配透光率T＝15％的半反谐振膜片作为全反系统，进行激光调试。本实用新型实施例在光谐振腔4的两端分别设有透光率T＝0％的全反谐振膜片镜架和透光率T＝15％的半反谐振膜片镜架，可以较好的使得光谐振腔4中一部分光被第一谐振膜片镜架3反射回光谐振腔4中谐振，另一部分光透过第二谐振膜片镜架5成为激光器的输出激光，实现光学谐振。

进一步的实施方式中，光谐振腔4由垂直于光轴的两个相对的平行平面镜或曲面镜构成。具体的，本实用新型实施例中光谐振腔4由垂直于光轴的两个相对的平行平面镜或曲面镜构成，起到高选择性反馈器件的作用，以及将信号耦合反馈，且相位保持不变，从而产生激光振荡。其中，光轴为激光光束的中心线。

进一步的实施方式中，分时光闸8为电动分时光闸8。具体的，本实用新型实施例中分时光闸8采用电动分时光闸8，可以实现自动控制第一光路分光镜7和第二光路分光镜9输出的多束激光的导向选择，将第一光路分光镜7和第二光路分光镜9输出的每一束激光导向进入激光倍频器10并通过激光倍频器10的光路同轴。

进一步的实施方式中，第一光路分光镜7为135°折射镜；第二光路分光镜9为45°折射镜。本实用新型实施例第一光路分光镜7采用135°折射镜，第二光路分光镜9采用45°折射镜，可以将第二谐振膜片镜架5输出的部分激光折射到分时光闸8中，以便于分时光闸8进行激光的导向选择。具体的，图2为本实用新型实施例提供的第一光路分光镜分光的结构示意图，如图2所示，一束激光L1经过45°折射镜分光输出两束激光L2和L3。需要说明的是，光路分光镜7输出的激光光束的条数可以根据教学实训的不同要求而定，图2中只是以示出的是一束激光L1经过135°折射镜分光输出两束激光L2和L3为例，但并不仅限于输出两束激光。

进一步的实施方式中，光指示器2为红光指示器2。具体的，本实用新型实施例中光指示器2具体可以为装配635纳米(nm)红光指示器2，进行基准指示光定位调试。本实用新型实施例红光指示器2体积小且产生的光斑清晰，采用红光指示器2进行基准指示光定位调试的准直性较好。

该激光光路系统，通过包括激光光路调试设备和检测系统，激光光路调试设备包括光基座、光指示器、第一谐振膜片镜架、光谐振腔、第二谐振膜片镜架、第一光路分光镜、分时光闸、第二光路分光镜和激光倍频器，检测系统包括电荷耦合器件CCD摄像机、功率计和电脑显示屏；光指示器、第一谐振膜片镜架、光谐振腔、第二谐振膜片镜架、第一光路分光镜、分时光闸、第二光路分光镜、激光倍频器、CCD摄像机和功率计均装配在光基座内；光指示器、第一谐振膜片镜架、光谐振腔、第二谐振膜片镜架和第一光路分光镜依次光连接；分时光闸和激光倍频器依次光连接；CCD摄像机与激光倍频器连接，电脑显示屏分别与CCD摄像机和功率计连接。使得激光光路调试设备可以形成独立的光学调试模块，同时具备调Q模块、激光基准调试、谐振腔调试和激光倍频系统调试等实训功能，检测系统中的CCD摄像机与激光光路调试设备中的激光倍频器连接，CCD摄像机可以采集激光倍频器中的激光光斑，以及电脑显示屏显示采集的激光光斑，实现检测系统采集激光光路调试设备中的激光光斑以及将采集的激光光斑实时显示的功能，从而使得该激光光路系统具有较全面的激光光路调试系统，研究具有针对性，操作简单，维护方便，提高激光显示效果，进而提高研究效果。进一步地，光指示器、第一谐振膜片镜架、光谐振腔、第二谐振膜片镜架、第一光路分光镜、分时光闸、第二光路分光镜、激光倍频器、CCD摄像机和功率计均装配在光基座上，该激光光路系统中的各光学器件在使用可以装配在光基座上，不使用时可以从光基座上拆卸，使激光光路系统以及激光光路系统中的激光光路调试设备具备可拆卸装配调试功能，方便操作者频繁动手装调而不会引起设备故障，提高激光显示效果。

需要说明的是，本实用新型实施例中可以采用掺钕钇铝石榴石(Nd：YAG)固体激光器为核心激光器进行激光调试，Nd：YAG以掺有一定量钕离子(Nd3+的钇铝石榴石(YAG)晶体为工作物质的激光器，Nd：YAG固体激光器可输出1064纳米(nm)的激光。

图3为本实用新型实施例提供的检测系统的结构示意图，如图3所示，检测系统30包括：CCD摄像机31、功率计32和电脑显示屏33，其中，电脑显示屏33包括显示界面的功能键。检测系统通过CCD摄像机采集激光光斑的图像，通过功率计采集激光能量参数，通过电脑显示屏中显示界面的功能键实现显示激光光斑的图像和激光能量参数。

具体的，显示界面的功能键包括数据采集显示、图像显示和系统设置三大功能，其中，数据采集显示包括：“激光脉冲功率和能量显示”和“激光图像显示”；图像显示包括“曲线显示”、二维图像显示”和“三维图像显示”等；系统设置包括：“基本参数设置”和“调Q和倍频功能设置”。显示界面的功能键可以实现“显示激光图像”、“显示二维图像”、“显示三维图像”、“显示曲线”、“显示数据”、“停止显示数据”、“显示标尺刻度”、“存储激光图像”、“存储二维图像”“系统设置”等功能。

电脑显示屏可以显示由CCD摄像机采集的激光光斑图像。通过图像中灰度值输出激光的水平与垂直两个方向的波形图。根据CCD摄像机采集的光信号，显示激光光斑的能量分布二维图，不同颜色代表不同的能量。根据二维彩图显示激光的空间三维彩图分布。根据CCD摄像机和功率计探头给的电信号实时显示激光的光束质量参数。

功能按键区主要用于控制实时采图区、测试曲线区、光斑三维彩图、实时数据显示区的显示与停止，方便记录。在功能按键区点击“显示激光图像”，系统将在激光光斑图像中实时显示激光光斑图像。由于人眼对不同灰度级的分辨能力有限，难以充分利用激光光斑灰度图像中包含的光斑能量分布信息，但是人的眼睛对色彩相当敏感，能区分不同的亮度、色彩和饱和度等各种颜色。点击“显示二维彩图”，系统将显示光斑能量分布的伪彩色图，有利于人眼观察光斑的形状及能量分布。光斑二维彩图可全屏显示光斑二维彩图，方便观察。点击“显示三维图像”将显示光斑能量分布的三维分布，将光斑图像进行三维可视化处理后，可更为直观的反映光斑的能量信息及形状。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。