專利名稱：激光束橫向光強(qiáng)分布掃描儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光束橫向光強(qiáng)分布掃描裝置，屬于電子測(cè)量?jī)x表類。
現(xiàn)有激光束橫向光強(qiáng)分布測(cè)量?jī)x采用步進(jìn)電機(jī)沿垂直于激光束方向移動(dòng)，通過(guò)一個(gè)小孔光闌后置一探測(cè)器來(lái)測(cè)量光束橫向光強(qiáng)分布，并通過(guò)一個(gè)X－Y畫圖儀來(lái)輸出測(cè)量結(jié)果。這種方法可測(cè)量連續(xù)激光光束橫向光強(qiáng)分布，且成本低。但速度慢不能實(shí)現(xiàn)即時(shí)觀察與測(cè)量。且因速度慢，所測(cè)光強(qiáng)分布為非同一截面的光強(qiáng)分布，光強(qiáng)分布圖兩點(diǎn)間值時(shí)間差較大，因而誤差較大。
本實(shí)用新型的目的就是為了避免現(xiàn)有技術(shù)不足之處，而提供一種連續(xù)激光束橫截面光強(qiáng)分布的快速掃描，實(shí)現(xiàn)即顯即測(cè)輸出方式并可同時(shí)測(cè)量激光束光束半徑和實(shí)現(xiàn)激光腔的動(dòng)態(tài)調(diào)整的激光束橫截面光強(qiáng)分布掃描儀。
本實(shí)用新型的原理如下當(dāng)激光束入射到轉(zhuǎn)鏡上時(shí)，由于轉(zhuǎn)鏡的偏轉(zhuǎn)，將入射激光反射偏轉(zhuǎn)掃過(guò)小孔光闌，小孔光闌后的探測(cè)器接收到光束橫向截面的光通量，可獲得光束強(qiáng)度分布。掃描線位置可通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鏡的傾斜角來(lái)改變，使掃描線掃過(guò)光束橫截面的中心直徑。為防止當(dāng)轉(zhuǎn)鏡垂直于入射光束時(shí)，反射光反饋入激光腔內(nèi)，轉(zhuǎn)鏡和垂直方向置一小角。即轉(zhuǎn)鏡中心和小孔光闌孔及探測(cè)器中心連線與水平線有一小夾角約1°～5°。
探測(cè)器輸出信號(hào)接入示波器顯示。由于示波器掃描線掃描速度往往與光線掃描速度不一致，(光線掃描速度是馬達(dá)轉(zhuǎn)速的兩倍)。為獲得示波器上顯示較穩(wěn)定圖象，在轉(zhuǎn)鏡下部同軸安置一個(gè)轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤側(cè)面有一小孔，轉(zhuǎn)盤下方固定一小光源，轉(zhuǎn)盤上方有一光電二極管，當(dāng)轉(zhuǎn)盤小孔轉(zhuǎn)至光電二極管處時(shí)，光電二極管輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，此脈沖信號(hào)通過(guò)整形和延時(shí)電路輸入示波器作為內(nèi)觸發(fā)信號(hào)。在示波器顯示屏上獲得光強(qiáng)分布的較穩(wěn)定圖象。通過(guò)改變同步信號(hào)脈沖的延遲時(shí)間，來(lái)調(diào)節(jié)圖象在示波器顯示屏上的位置。用上述方法實(shí)現(xiàn)觀察和測(cè)量光束強(qiáng)度分布及實(shí)現(xiàn)諧振腔的動(dòng)態(tài)調(diào)整。
光束半徑的測(cè)量是用下述方法得到的，由于在鏡面上反射光束偏轉(zhuǎn)角度是轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)角的兩倍，當(dāng)知道了轉(zhuǎn)鏡中心到探測(cè)器中心的距離后，可得光束的直徑為D＝ (τ)/(T) 2πl(wèi).l為轉(zhuǎn)鏡中心到探測(cè)器中心的距離，τ為光束強(qiáng)度分布在示波器上顯示的時(shí)間寬度。T為反射光束轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間(其為馬達(dá)轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間的二分之一)。
由于采用同步脈沖作為內(nèi)觸發(fā)信號(hào)，在示波器上我們可讀到相鄰兩次觸發(fā)脈沖的時(shí)間間隔即為馬達(dá)轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間，就可知T，因而光束半徑0.5×D。


圖1.1 光束強(qiáng)度分布掃描儀結(jié)構(gòu)示意圖圖1.2 A－A剖面圖圖1.3 B－B剖面圖1.探測(cè)器外殼前頂緊螺絲2.探測(cè)器外殼后空心頂緊螺絲3.探測(cè)器外殼右頂緊螺絲4.探測(cè)器外殼左頂緊螺絲，中心帶一直徑為φ0.5mm的微孔即小孔光闌。
5.探測(cè)器外殼
6.轉(zhuǎn)鏡7.轉(zhuǎn)鏡架8.轉(zhuǎn)盤9.轉(zhuǎn)盤與馬達(dá)轉(zhuǎn)軸的緊固螺絲10.偏轉(zhuǎn)外殼11.馬達(dá)12.轉(zhuǎn)軸頂緊螺絲13.馬達(dá)偏轉(zhuǎn)螺絲14.馬達(dá)偏轉(zhuǎn)拉簧固定螺絲15.馬達(dá)偏轉(zhuǎn)拉簧16.激光束入口17.小燈泡18.小燈泡固定螺絲19.小燈泡光出口20.轉(zhuǎn)盤小孔21.光電二極管22.探測(cè)器信號(hào)輸出端口23.光電二極管脈沖信號(hào)輸出端口24.直流電源供電五芯端頭25.測(cè)量?jī)x外殼后蓋26.測(cè)量?jī)x外殼上蓋27.測(cè)量?jī)x外殼28.偏轉(zhuǎn)外殼直孔圖2 工作原理圖29.入射激光束6.轉(zhuǎn)鏡8.轉(zhuǎn)盤30.取樣小孔17.小燈泡21.光電二極管11.馬達(dá)31.小孔光闌32.探測(cè)器33.示波器34.同步信號(hào)整形和延時(shí)電路35.探測(cè)器控制電源36.同步信號(hào)及馬達(dá)電源圖3 同步信號(hào)整形和延時(shí)電路電原理圖圖4 五芯電源線插頭座(1).6V輸入(2).0～12V輸入(3).＋15V輸入(4).－15V輸入
(5).地線本實(shí)用新型用以下的方法實(shí)施看圖1、圖3、圖4。
它有機(jī)殼、線路板、探測(cè)器、小孔光闌、電源線等組成。轉(zhuǎn)鏡和轉(zhuǎn)盤固定在馬達(dá)轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤側(cè)面有一小孔20，同步信號(hào)光源是小燈泡17，靠空心螺絲18固定在偏轉(zhuǎn)外殼10的直孔28內(nèi)，通過(guò)偏轉(zhuǎn)外殼10的小孔19向外發(fā)光，小孔19正對(duì)面是光電二極管21，偏轉(zhuǎn)外殼10靠?jī)赊D(zhuǎn)軸頂緊螺絲12頂緊，僅能繞轉(zhuǎn)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)。由螺絲13和拉簧15來(lái)控制馬達(dá)的偏轉(zhuǎn)角，即轉(zhuǎn)鏡的偏轉(zhuǎn)角以調(diào)整光束橫截面掃過(guò)小孔光闌的掃描線。馬達(dá)固定在偏轉(zhuǎn)外殼內(nèi)。轉(zhuǎn)鏡和轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤上的小孔20轉(zhuǎn)至偏轉(zhuǎn)外殼上的小孔19處，并離開(kāi)時(shí)，光電二極管的輸出為一脈沖，經(jīng)端頭23輸出，通過(guò)整形和延遲電路，輸入示波器作為內(nèi)觸發(fā)信號(hào)，即同步信號(hào)。激光探測(cè)器由熱釋電探測(cè)器和放大器組成，由±15V供電，其輸出接觸頭22輸入示波器，激光探測(cè)器可以用HRD－1C熱釋電探測(cè)器，探測(cè)器裝入金屬外殼內(nèi)，由頂緊螺絲1、2、3和4固定，其中緊固螺絲2是空心的，以便探測(cè)器放大器電源線和探測(cè)器輸出線通過(guò)。緊固螺絲4中心有一微孔構(gòu)成小孔光闌，讓光束通過(guò)，探測(cè)器是側(cè)面安置接收面的，轉(zhuǎn)鏡6的中心，小孔光闌31及探測(cè)器32的中心連線與水平線有1°～5°的小夾角。五芯端頭24是直流電源輸入端其接頭如圖4所示。其中(1)是6V輸入。用于小燈泡和整形延遲電路。(2)是12V輸入，用于馬達(dá)。(3)(4)±15V輸入。用于探測(cè)器放大器。(5)地線。
本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)即時(shí)顯示強(qiáng)度分布形狀，可邊調(diào)整激光腔，邊監(jiān)測(cè)光束強(qiáng)度分布和橫向模式。測(cè)量光束光班直徑誤差為0.1mm，積分誤差小，可測(cè)激光器諧振腔受熱應(yīng)力變化時(shí)，輸出橫向模式的變化。
權(quán)利要求1.一種掃描儀，有機(jī)殼、線路板、探測(cè)器、小孔光闌、電源線等組成，其特征是轉(zhuǎn)鏡6和轉(zhuǎn)盤8一同固定在馬達(dá)11的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)盤側(cè)面有一小孔20，同步信號(hào)光源小燈泡17靠固定螺絲18固定在偏轉(zhuǎn)外殼10的直孔28內(nèi)，通過(guò)偏轉(zhuǎn)外殼10的小孔19向外發(fā)光，小孔19正對(duì)面是光電二極管21。偏轉(zhuǎn)外殼10靠?jī)赊D(zhuǎn)軸頂緊螺絲12頂緊，僅能繞轉(zhuǎn)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，由螺絲13和拉簧15來(lái)控制馬達(dá)的偏轉(zhuǎn)角，馬達(dá)固定在偏轉(zhuǎn)外殼內(nèi)，光電二極管21輸出脈沖經(jīng)端頭23輸出，通過(guò)整形和延遲電路輸入示波器作為內(nèi)觸發(fā)信號(hào)，探測(cè)器輸出接端頭22輸入示波器；激光探測(cè)器裝入金屬外殼內(nèi)由頂緊螺絲1、2、3和4固定，其中緊固螺絲2是空心的。
2.按照權(quán)利要求1所述的掃描儀，其特征是轉(zhuǎn)鏡6的中心、小孔光闌31及探測(cè)器32的中心連線與水平線有1°～5°的小夾角。
專利摘要本實(shí)用新型涉及激光束橫向光強(qiáng)分布掃描儀，屬于電測(cè)量?jī)x表類。它有激光束入射到轉(zhuǎn)鏡，入射激光反射偏轉(zhuǎn)掃過(guò)小孔光闌，使探測(cè)器接收到光束強(qiáng)度的分布，接入示波器。由于轉(zhuǎn)鏡和轉(zhuǎn)盤同軸馬達(dá)轉(zhuǎn)軸，同步信號(hào)光源通過(guò)取樣小孔使光電二極管產(chǎn)生的脈沖信號(hào)通過(guò)整形和延時(shí)電路輸入示波器作為內(nèi)觸發(fā)信號(hào)，從而使示波器獲得較穩(wěn)定的光強(qiáng)分布。用本掃描儀可實(shí)現(xiàn)即顯即測(cè)激光束強(qiáng)度，可測(cè)量光束半徑和激光腔的動(dòng)態(tài)調(diào)整激光束橫截面光強(qiáng)分布掃描儀。
文檔編號(hào)G01J1/00GK2088243SQ9120513
公開(kāi)日1991年11月6日 申請(qǐng)日期1991年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月5日
發(fā)明者辛建國(guó), 臧二軍, 魏光輝 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)