一种激光光路系统的制作方法

本发明涉及一种激光光路系统。

背景技术：

在激光技术领域，有些特殊的应用场合对激光器的体积提出了越来越高的技术要求，要求激光器的体积小型化，因此，减小激光器的体积的技术应运而生。

激光光路结构是激光器的重要组成部分。现有的激光光路系统一般采用折叠光路来实现，这种折叠光路一般采用2片反射镜来实现一次光路折叠，如果需要实现多次光路折叠以减小激光器体积，则需要采用多片反射镜来进行多次光路折叠。

但是，由于需要采用多片反射镜才能实现多次光路折叠，增加了反射镜的数量，提高了光路调节的复杂度，增加了激光光路系统失调的几率，另外，由于光学元器件的增加，不利于减小激光器的体积。

技术实现要素：

本发明针对上述问题提出了一种激光光路系统。

具体的技术方案如下：

一种激光光路系统，包括壳体、第一棱镜、第二棱镜以及镜片；

所述壳体一侧上设置有光出入口，所述第一棱镜、第二棱镜以及镜片均设置于所述壳体内部，所述第一棱镜位于所述壳体内部一侧，所述第二棱镜以及镜片位于所述壳体内部另一侧，所述镜片顶部位于所述光出入口一侧；

所述镜片一侧底部表面设置有全反射膜，一侧顶部表面设置有半透半反膜，激光光速经过半透半反膜发射，通过第一、第二棱镜全反射到底部，再通过反射膜反射回第一、第二棱镜，最终激光经过顶部半透半反膜输出；

所述第一棱镜和第二棱镜均用于激光全反射角度调节，第一、第二棱镜相互平行设置，激光进入第一棱镜底部实现水平方向角度调节全反射，然后进入第二棱镜，自第二棱镜底部进入，通过第二棱镜实现竖直方向角度调节全反射，从第二棱镜顶部射出，再进入第一棱镜顶部实现水平方向角度调节全反射，最后将激光输出向镜片顶部。

进一步的，所述第一棱镜为道威棱镜。

进一步的，所述第二棱镜为道威棱镜。

进一步的，所述第一棱镜为直角棱镜。

进一步的，所述第二棱镜为直角棱镜。

进一步的，所述第二棱镜为隅角棱镜。

进一步的，所述第一棱镜与第二棱镜、镜片呈平行设置。

本发明的有益效果为：

采用两个具有自对准特性的第一棱镜、第二棱镜作为反射镜，上下两层光路通过一块棱线平行光路的第二棱镜传递光束，上下两层光路u型折叠处由一块棱线垂直光路的大尺寸第一棱镜实现光束转折，两正交的第一棱镜与第二棱镜能够提供较好的稳定性，第一棱镜与第二棱镜均采用道威棱镜，绕棱线转动不会造成光路失调。

镜片采用输出与全反镜为一体，通过镀膜实现全反和输出功能，双层u型谐振腔的腔镜只有3个光学元件构成，降低系统的复杂度同时提高谐振腔抗失谐能力，折叠光路的反射精度由棱镜加工精度保证，因此反射角度在使用中不会发生变化，光路的失调由元器件之间的相对角度变化引起，本发明采用3个光学元件实现了光路的6次偏折，由于棱镜沿棱线方向转动的失调不敏感，两棱镜正交放置因此在水平和俯仰两个方向的转动提供了抗失谐能力，使激光器对冲击、振动以及温度波动引起的机械形变保持不灵敏。

附图说明

图1为激光光路传递示意图。

图2为本发明内部俯视图。

图3为本发明a-a向剖视图。

图4为本发明b-b向剖视图。

图5为本发明镜片示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围，本发明中未提及的固定连接，固定设置均为焊接、螺栓螺母连接、螺钉连接等本领域技术人员所知晓的公知技术手段。

本实施例中第一棱镜和第二棱镜采用的为道威棱镜为例进行说明，实际中，也可以采用直角棱镜，本申请并不对其进行限定。第二棱镜也可用隅角棱镜代替，连接上下两层光路。

本实施例中采用的镀膜为一种光学加工的工艺，委托北京创思工贸有限公司进行镀膜，镀膜参数：全反镜膜的反射率＞99.9%；半透半反膜的反射率为10%~90%，最佳取值取决于增益介质的增益系数，本实施例中镀膜参数：全反镜膜的反射率：99.99%；半透半反膜的反射率为50%。

附图标记

壳体1、光出入口11、第一棱镜2、第二棱镜3、镜片4、全反射膜41、半透半反射膜42、第一安装支架5、支撑板51、安装座52、梯形凹槽53、第二安装支架6、支撑柱61、u型板62、第三安装支架7、第四安装支架8、安装板9。

一种激光光路系统，包括壳体、第一棱镜、第二棱镜以及镜片；

所述壳体一侧上设置有光出入口，所述第一棱镜、第二棱镜以及镜片均设置于所述壳体内部，所述第一棱镜位于所述壳体内部一侧，所述第二棱镜以及镜片位于所述壳体内部另一侧，所述镜片顶部位于所述光出入口一侧；

所述镜片一侧底部表面设置有全反射膜，一侧顶部表面设置有半透半反膜，激光光速经过半透半反膜发射，通过第一、第二棱镜全反射到底部，再通过反射膜反射回第一、第二棱镜，最终激光经过顶部半透半反膜输出；

所述第一棱镜和第二棱镜均用于激光全反射角度调节，第一、第二棱镜相互平行设置，激光进入第一棱镜底部实现水平方向角度调节全反射，然后进入第二棱镜，自第二棱镜底部进入，通过第二棱镜实现竖直方向角度调节全反射，从第二棱镜顶部射出，再进入第一棱镜顶部实现水平方向角度调节全反射，最后将激光输出向镜片顶部。

进一步的，所述第一棱镜为道威棱镜。

进一步的，所述第二棱镜为道威棱镜。

进一步的，所述第一棱镜与第二棱镜、镜片呈平行设置。

所述壳体内部设置有第一安装支架、第二安装支架、第三安装支架、第四安装支架以及安装板来对所述第一棱镜、第二棱镜以及镜片进行安装；

所述第一安装支架与第二安装支架用于对第一棱镜进行安装，所述第一安装支架为一体式结构，位于所述第一棱镜一侧，第一安装支架包括支撑板以及安装座，所述支撑板数量为两个，一端与所述壳体内部侧壁固定连接，另一端与所述安装座固定连接，所述安装座呈方形结构，所述安装座内部设置有梯形凹槽，所述梯形凹槽形状、大小均与所述第一棱镜一侧相对应，所述第一棱镜一侧通过胶粘的方式固定在梯形凹槽内部；

所述第二支架数量为两个，所述第二支架，包括两个支撑柱以及u型板，所述第一棱镜顶部与底部通过胶粘的方式卡合固定在所述u型板内，支撑柱一端连接u型板，另一端连接壳体内部顶板或底板；

所述安装板呈方形板体结构，位于第二棱镜与镜片之间；所述安装板竖直设置，一端与所述壳体内部一侧侧板固定连接；

所述第三安装支架数量为六个，均匀分布在所述镜片两侧，所述第三安装支架呈y型结构，其中一端与壳体侧壁或安装板固定连接，另一端通过胶粘的方式与镜片卡合固定，实现镜片的固定安装；

所述第四安装支架数量为四个，均匀分布在所述第二棱镜两侧，所述第四安装支架呈y型结构，其中一端与壳体侧壁或安装板固定连接，另一端通过胶粘的方式与第二棱镜卡合固定，实现第二棱镜的固定安装。

针对不同的镜片以及道威棱镜的形状设置不同的安装支架，能够使得镜片以及棱镜在壳体内部不偏差不移动，保证仪器的可靠性，针对第一棱镜体积较大的情况，使用第一支架与第二支架从上、下以及侧面进行固定安装，提高稳定性。特别设置安装板，保证镜片以及第二棱镜的有效安装，使用性能佳。

本发明工作流程：

道威棱镜的两个直角面形成的交线为道威棱镜的棱线，面积最大的平面为光线入射面，镜片为一片矩形镜片，镜片从中心等分，等分两侧分别镀全反射膜（h点所在区域）和半透半反膜（a点所在区域）。

第二棱镜的棱线与第一棱镜的棱线互相垂直，第二棱镜的入射面与第一棱镜的入射面平行。第一棱镜的入射面与镜片的入射面平行。第二棱镜与镜片位于第一棱镜的入射面的同侧，第一棱镜的棱线与第一棱镜的入射面的中心法线组成的平面称为参考平面，第二棱镜的入射面的中点到参考平面的距离与镜片的入射面的中点到参考平面的距离相等。

激光的起点是由增益介质产生，增益介质可以放置在腔内光路上的任意位置，激光每一次经过增益介质被放大，经过半透半反，透过的光输出，反射的光再次振荡放大，周而复始形成稳定的激光输出，不在光路上的光不能通过增益介质放大也就不能形成激光。

面介绍光学传输情况，由于镜片一半镀全反射膜一半镀半透半反膜，光线按照abcdefghgfedcba的顺序在谐振腔内闭环反复振荡传播，其中a到b从道威棱镜入射面投射，每次振荡在a处耦合输出，输出率由a点所在区域半透半反膜的透过率决定。

本发明的有益效果为：

采用两个具有自对准特性道威棱镜作为反射镜，上下两层光路通过一块棱线平行光路的第二棱镜传递光束，上下两层光路u型折叠处由一块棱线垂直光路的大尺寸第一棱镜实现光束转折，两正交的第一棱镜与第二棱镜能够提供较好的稳定性，第一棱镜与第二棱镜均采用道威棱镜，绕棱线转动不会造成光路失调，

镜片采用输出与全反镜为一体，通过镀膜实现全反和输出功能，双层u型谐振腔的腔镜只有3个光学元件构成，降低系统的复杂度同时提高谐振腔抗失谐能力，折叠光路的反射精度由棱镜加工精度保证，因此反射角度在使用中不会发生变化，光路的失调由元器件之间的相对角度变化引起，本发明采用3个光学元件实现了光路的6次偏折，由于棱镜沿棱线方向转动的失调不敏感，两棱镜正交放置因此在水平和俯仰两个方向的转动提供了抗失谐能力，使激光器对冲击、振动以及温度波动引起的机械形变保持不灵敏。