專利名稱：一種激光精密修調裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于石英傳感器精密修調技術領域，具體涉及一種激光精密修調裝置。
背景技術：
在石英傳感器敏感結構的加工過程中，由于加工工藝誤差以及石英材料本身所固有的各向異性特性，加工出的敏感結構總是不完全對稱，從而產生較大的機械耦合輸出，有時甚至會引起電路飽和，對石英傳感器的精度會產生較大影響。通過采用激光修調工藝，精密調整敏感結構的質心，可以改善敏感結構的對稱性，抑制機械耦合，提高傳感器的精度。 在具體實現(xiàn)時，需要首先在石英敏感結構的正面和反面都鍍上一層金膜，厚度通常在5 20um，然后用激光脈沖有選擇地汽化去除部分金膜，從而改變敏感結構的整體質心分布。目前，尚未有能適用于石英傳感器敏感結構精密修調、有效抑制機械耦合的裝置。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種適用于石英傳感器敏感結構精密修調、能夠有效抑制機械耦合的激光精密修調裝置。本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種激光精密修調裝置，包括激光器、激光光學傳輸裝置、光束掃描裝置、視覺觀察對準裝置和控制裝置；激光器與控制裝置連接，激光光學傳輸裝置放置在激光器發(fā)出的激光脈沖的光路上；光束掃描裝置與控制裝置連接，放置在激光脈沖的光路上、激光光學傳輸裝置的后側；視覺觀察對準系統(tǒng)放置在激光光學傳輸裝置的后側。如上所述的激光器為紫外激光器，激光器的重復頻率在IOk-IOOkHz范圍內，功率在0. 5-5W范圍內，脈沖寬度在5-50ns范圍內。如上所述的激光光學傳輸裝置，它包括激光擴束鏡、偏振衰減器和二色分光鏡；激光擴束鏡、偏振衰減器和二色分光鏡由近及遠依次放置在激光器發(fā)出的激光脈沖的光路上，激光脈沖的光路分別與激光擴束鏡、偏振衰減器的光軸重合，激光脈沖的光路與二色分光鏡的法線方向成45度角。如上所述的激光擴束鏡、偏振衰減器和二色分光鏡均須由能透過紫外光的光學玻璃制成。如上所述的激光光學傳輸裝置還包括激光功率計，激光功率計放置在偏振衰減器和二色分光鏡之間，激光功率計的光路與偏振衰減器和二色分光鏡重合。如上所述的光束掃描裝置包括二維掃描振鏡和聚焦成像鏡頭；二維掃描振鏡在激光脈沖的光路上、二色分光鏡的后側；聚焦成像鏡頭放置在二維掃描振鏡輸出光路上，位于二維掃描振鏡的后側。如上所述的視覺觀察對準系統(tǒng)包括CXD攝像頭和監(jiān)視器，CXD攝像頭放置在激光光學傳輸裝置的一側，CCD攝像頭的鏡頭的光軸與激光脈沖的光路垂直、且對準激光脈沖與二色分光鏡的交點；監(jiān)視器與CXD攝像頭連接。本實用新型的有益效果是本實用新型的裝置采用激光器、激光光學傳輸裝置、光束掃描裝置、視覺觀察對準裝置和控制裝置，能夠實現(xiàn)石英傳感器敏感結構的修調，經過驗證，本實用新型的裝置修調的線寬小于5微米，能夠實現(xiàn)對石英傳感器敏感結構正面金膜和反面金膜的去除，能夠將機械耦合降低2 3個數(shù)量級，有效抑制了機械耦合，提高了石英傳感器敏感結構的性能。

圖1是本實用新型的一種激光精密修調裝置的結構原理圖；圖中1.激光器，2.激光光學傳輸裝置，3.光束掃描裝置，4.視覺觀察對準裝置， 5.控制裝置，6.激光擴束鏡，7.偏振衰減器，8.激光功率計，9. 二色分光鏡，10. 二維掃描振鏡，11.聚焦成像鏡頭，12. C⑶攝像頭，13.監(jiān)視器，14.石英傳感器敏感結構。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的一種激光精密修調裝置進行介紹如圖1所示，一種激光精密修調裝置，包括激光器1、激光光學傳輸裝置2、光束掃描裝置3、視覺觀察對準裝置4和控制裝置5。其中，激光器與控制裝置5連接，它接收控制裝置5的控制信號，在控制信號的控制下發(fā)出精密修調所需的激光脈沖，還將激光器參數(shù)發(fā)送給控制裝置5。激光器2可采用現(xiàn)有技術實現(xiàn)，可從市場上購得，通常采用紫外激光器，激光器的重復頻率在IOk-IOOkHz 范圍內，如IOkHz、50kHz或IOOkHz，功率在0. 5-5W范圍內，如0. 5W、2. 5W或5W，脈沖寬度在 5-50ns 范圍內，如 5ns、25ns 或 50nso激光光學傳輸裝置2放置在激光器2發(fā)出的激光脈沖的光路上，它包括激光擴束鏡6、偏振衰減器7和二色分光鏡9。激光擴束鏡6、偏振衰減器7和二色分光鏡9由近及遠依次放置在激光器2發(fā)出的激光脈沖的光路上，激光脈沖的光路分別與激光擴束鏡6、偏振衰減器7的光軸重合，激光脈沖的光路與二色分光鏡9的法線方向成45度角。激光擴束鏡6用于調整通過它的激光光束的直徑及焦點位置，當需要調整激光光束的直徑及焦點位置時，根據(jù)實際需要手動調節(jié)。偏振衰減器7用于調整通過它的激光功率的大小，以滿足精密修調的激光功率要求。偏振衰減器7也可根據(jù)實際需要手動調節(jié)。二色分光鏡9用于將可見光與修調所需波長的激光進行分離，使可見光進入視覺觀察對準系統(tǒng)，修調所需波長的激光進入光束掃描系統(tǒng)。激光擴束鏡6、偏振衰減器7和二色分光鏡9均須由能透過紫外光的光學玻璃制成；均為成熟產品，可從市場上購得。在優(yōu)選的實施例中，激光光學傳輸裝置2還包括激光功率計8，激光功率計8放置在偏振衰減器7和二色分光鏡9之間，激光功率計8的光路與偏振衰減器7和二色分光鏡 9重合。激光功率計8的量程超過所選用的激光器的最大功率，在本實施例中，激光功率計 8的量程超過5W。激光功率計8為成熟產品，可從市場上購得。光束掃描裝置3與控制裝置5連接，放置在激光脈沖的光路上、激光光學傳輸裝置 2的后側，它包括二維掃描振鏡10和聚焦成像鏡頭11。二維掃描振鏡10在激光脈沖的光路上、二色分光鏡9的后側。聚焦成像鏡頭11放置在二維掃描振鏡10輸出光路上，位于二維掃描振鏡10的后側。聚焦成像鏡頭11接收來自二維掃描振鏡10的輸出光束，并對光束進行聚焦。二維掃描振鏡10接收來自二色分光鏡9的激光脈沖和控制裝置5的控制信號，通過偏轉對光束傳輸方向進行控制，改變聚焦成像鏡頭11激光焦斑的位置，去除石英傳感器敏感結構14上的金。二維掃描振鏡10和聚焦成像鏡頭11為成熟產品，可從市場上購得。視覺觀察對準系統(tǒng)放置在激光光學傳輸裝置2的后側，它包括CXD攝像頭12和監(jiān)視器139，CXD攝像頭12放置在激光光學傳輸裝置2的一側，CXD攝像頭12的鏡頭的光軸與激光脈沖的光路垂直、且對準激光脈沖與二色分光鏡9的交點。監(jiān)視器139與CXD攝像頭12連接，用于顯示CXD攝像頭12采集到的光斑位置的石英傳感器敏感結構14的圖像。控制裝置5根據(jù)設定的激光器參數(shù)和掃描參數(shù)分別向激光器和掃描振鏡發(fā)送控制信號，實現(xiàn)對激光器參數(shù)和二維掃描振鏡10的控制，接收來自激光器的激光器參數(shù)以實現(xiàn)對激光器的狀態(tài)監(jiān)測?？刂蒲b置5可采用工控機根據(jù)現(xiàn)有技術實現(xiàn)。本實用新型的具體工作過程如下第一步初始化；給激光精密修調裝置上電，激光器預熱，實現(xiàn)初始化；第二步設置激光器參數(shù)；設置控制裝置5中存儲的激光器參數(shù)；第三步調節(jié)衰減后的激光功率；將激光功率計8放置在偏振衰減器75和二色分光鏡9之間，激光功率計8的光路與偏振衰減器75和二色分光鏡9重合，控制裝置5向激光器發(fā)送激光器參數(shù)，激光器發(fā)射激光。調節(jié)偏振衰減器75的衰減率，并實時監(jiān)測激光功率計8測量到的功率，直到衰減后的功率能夠去除石英傳感器敏感結構14上的金膜，如衰減到0. 5W。將激光功率計8從激光光學傳輸裝置2取出?？刂蒲b置5向激光器發(fā)送控制信號，使激光器停止發(fā)送激光。第四步進行修調；將待修調的石英傳感器敏感結構14放置在聚焦成像鏡頭11的焦斑位置，控制裝置5同時向二維掃描振鏡10發(fā)送掃描參數(shù)、向激光器發(fā)送激光器參數(shù)，實現(xiàn)對的修調。本實用新型的裝置采用激光器、激光光學傳輸裝置2、光束掃描裝置3、視覺觀察對準裝置4和控制裝置5，能夠實現(xiàn)石英傳感器敏感結構14的修調，經過驗證，本實用新型的裝置修調的線寬小于5微米，能夠實現(xiàn)對石英傳感器敏感結構14正面金膜和反面金膜的去除，能夠將機械耦合降低2 3個數(shù)量級，有效抑制了機械耦合，提高了石英傳感器敏感結構14的性能。
權利要求1.一種激光精密修調裝置，其特征在于它包括激光器(1)、激光光學傳輸裝置O)、光束掃描裝置⑶、視覺觀察對準裝置⑷和控制裝置(5)；激光器⑴與控制裝置(5)連接， 激光光學傳輸裝置( 放置在激光器(1)發(fā)出的激光脈沖的光路上；光束掃描裝置(3)與控制裝置( 連接，放置在激光脈沖的光路上、激光光學傳輸裝置O)的后側；視覺觀察對準系統(tǒng)放置在激光光學傳輸裝置O)的后側。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的激光器(1)為紫外激光器(1)，激光器(1)的重復頻率在IOk-IOOkHz范圍內，功率在0.5-5W范圍內，脈沖寬度在5-50ns范圍內。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述的激光光學傳輸裝置O)，它包括激光擴束鏡(6)、偏振衰減器(7)和二色分光鏡(9)；激光擴束鏡(6)、偏振衰減器(7)和二色分光鏡(9)由近及遠依次放置在激光器(1)發(fā)出的激光脈沖的光路上，激光脈沖的光路分別與激光擴束鏡(6)、偏振衰減器(7)的光軸重合，激光脈沖的光路與二色分光鏡(9) 的法線方向成45度角。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于所述的激光擴束鏡(6)、偏振衰減器(7) 和二色分光鏡(9)均須由能透過紫外光的光學玻璃制成。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的激光光學傳輸裝置( 還包括激光功率計(8)，激光功率計(8)放置在偏振衰減器(7)和二色分光鏡(9)之間，激光功率計(8)的光路與偏振衰減器(7)和二色分光鏡(9)重合。
6.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的光束掃描裝置(3)包括二維掃描振鏡(10)和聚焦成像鏡頭(11) ；二維掃描振鏡(10)在激光脈沖的光路上、二色分光鏡(9)的后側；聚焦成像鏡頭(11)放置在二維掃描振鏡(10)輸出光路上，位于二維掃描振鏡(10)的后側。
7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的視覺觀察對準系統(tǒng)包括CCD攝像頭(1 和監(jiān)視器(i:3)，CCD攝像頭(1 放置在激光光學傳輸裝置O)的一側，CCD攝像頭 (12)的鏡頭的光軸與激光脈沖的光路垂直、且對準激光脈沖與二色分光鏡(9)的交點；監(jiān)視器(13)與CCD攝像頭(12)連接。
專利摘要本實用新型屬于石英傳感器精密修調技術領域，具體涉及一種激光精密修調裝置，目的是提供一種適用于石英傳感器敏感結構精密修調、能有效抑制機械耦合的裝置。它包括激光器(1)、激光光學傳輸裝置(2)、光束掃描裝置(3)、視覺觀察對準裝置(4)和控制裝置(5)；激光器(1)與控制裝置(5)連接，激光光學傳輸裝置(2)放置在激光器(1)發(fā)出的激光脈沖的光路上；光束掃描裝置(3)與控制裝置(5)連接，放置在激光脈沖的光路上、激光光學傳輸裝置(2)的后側；視覺觀察對準系統(tǒng)放置在激光光學傳輸裝置(2)的后側。本實用新型的裝置能夠實現(xiàn)石英傳感器敏感結構的修調，能夠將機械耦合降低2～3個數(shù)量級，有效抑制機械耦合。
文檔編號G01D18/00GK202229781SQ201120345468
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權日2011年9月15日
發(fā)明者劉迎春, 廖興才, 張兢, 楊軍, 王汝弢, 鄭辛 申請人:北京自動化控制設備研究所