本發(fā)明屬于一種激光器波長調(diào)節(jié)裝置，具體涉及一種染料激光器定點(diǎn)波長微調(diào)節(jié)裝置。

背景技術(shù)：

染料激光器是由高功率激光泵浦高速流動(dòng)的有機(jī)染料從而獲得另一種激光波長的儀器，它通常由機(jī)械結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)激光諧振腔中的光學(xué)元件進(jìn)行波長調(diào)諧，獲得需要的激光波長。染料激光器在許多科學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用，如激光與原子相互作用研究、光譜研究等。

染料激光振蕩器波長的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)就是確保染料激光波長精度的關(guān)鍵部分。目前應(yīng)用的染料激光振蕩級(jí)是WAVSCAN-3000型激光器，是基于Littman腔型的結(jié)構(gòu)，波長調(diào)節(jié)使用的是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度電控平移臺(tái)，平移臺(tái)的關(guān)鍵部件有精密滾珠絲杠、線形直線導(dǎo)軌等。激光器中波長調(diào)節(jié)控件使用的是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度電控平移臺(tái)。

在使用過程中當(dāng)進(jìn)行波長調(diào)節(jié)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)接受傳輸來的控制信號(hào)，推動(dòng)正弦機(jī)構(gòu)三角板整體進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝在直角三角板2上的腔鏡3同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)改變與衍射光柵的夾角，夾角的改變使染料激光器輸出激光束的波長改變，這樣就實(shí)現(xiàn)了波長的控制。

在長期使用中，發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)具有一定的缺陷：1）占地空間大，因?yàn)槭褂秒姍C(jī)推動(dòng)電控平移臺(tái)進(jìn)而推動(dòng)整體組件移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)大范圍線性掃描。2）因三角板結(jié)構(gòu)負(fù)重較大，彈簧拉力的不足導(dǎo)致了平移臺(tái)與三角板間的彈簧連接經(jīng)常出現(xiàn)較大的空回，平移臺(tái)的移動(dòng)沒有帶來應(yīng)有的調(diào)節(jié)。3）精密滾珠絲杠長期暴露于大氣中，絲杠上沉積的浮土等極大地增加了調(diào)節(jié)阻力，表現(xiàn)為調(diào)解步長長短不一。4）長期使用后，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的三角板會(huì)處于失調(diào)狀態(tài)，微小的移動(dòng)都會(huì)使得激光器光路改變，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)無光現(xiàn)象。

這些不足帶來的直觀影響就是進(jìn)行波長設(shè)定以及波長閉環(huán)時(shí)無法快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行波長調(diào)節(jié)。

同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際使用中，發(fā)現(xiàn)這種具有的大范圍掃描功能的結(jié)構(gòu)對(duì)于試驗(yàn)工作并不實(shí)用：首先，實(shí)驗(yàn)室的工作條件相對(duì)惡劣，空氣濕度、環(huán)境溫度會(huì)發(fā)生變化，并且由于振動(dòng)和應(yīng)力的存在，機(jī)械結(jié)構(gòu)等會(huì)發(fā)生變形，從而導(dǎo)致了平移臺(tái)與三角板間的連接彈簧拉力不足、絲杠阻尼的不斷增加等現(xiàn)象，最終影響了激光器波長調(diào)節(jié)功能的正常使用。

而且，現(xiàn)有激光器的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)波長大范圍內(nèi)線性掃描，可在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，大范圍掃描功能幾乎不使用。定點(diǎn)波長附近的微小調(diào)節(jié)功能使用得更加廣泛。綜合考慮實(shí)驗(yàn)大廳的這一應(yīng)用需求，如何有效地消除調(diào)節(jié)誤差，提高調(diào)節(jié)精度，是最終實(shí)現(xiàn)波長快速準(zhǔn)確調(diào)節(jié)的關(guān)鍵所在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)而提出的，其目的是提供一種染料激光器定點(diǎn)波長微調(diào)節(jié)裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種染料激光器定點(diǎn)波長微調(diào)節(jié)裝置，包括壓電馬達(dá)控制器和支架組件；所述支架組件包括依次平行設(shè)置的腔鏡架、調(diào)節(jié)架和固定架；所述腔鏡架縱截面呈C型，其豎直側(cè)壁與調(diào)節(jié)架固定連接；所述固定架一側(cè)形成安裝孔，壓電馬達(dá)控制器設(shè)置于安裝孔內(nèi)；固定架未形成安裝孔的一側(cè)與調(diào)節(jié)架之間設(shè)置有多根彈簧；所述調(diào)節(jié)架和固定架的下底面均與正弦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的三角板固定連接。

所述安裝孔的軸線垂直于腔鏡架的豎直側(cè)壁。

所述彈簧處于壓縮狀態(tài)。

所述壓電馬達(dá)控制器的主軸伸出安裝孔，且可與調(diào)節(jié)架接觸。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明對(duì)原有激光器的波長調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后馬達(dá)最小步長導(dǎo)致的波長調(diào)節(jié)精度約為0.00007nm。此外，壓電馬達(dá)還可以應(yīng)用在遠(yuǎn)程控制中，可以減少操作人員的調(diào)節(jié)工作量。經(jīng)過裝配與測(cè)試，在染料激光振蕩級(jí)中利用控制器驅(qū)動(dòng)壓電馬達(dá)代替了原有的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)高精度電控平移臺(tái)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而使得激光器實(shí)現(xiàn)了0.07皮米的最小波長調(diào)節(jié)精度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)染料激光器輸出波長的高分辨率和高重復(fù)性波長的控制，有效地減少了原有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)長期使用時(shí)所帶來的累積誤差。此外，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)操作方便，調(diào)節(jié)速度快。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的分解結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是安裝有本發(fā)明的激光器的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖。

其中：

1 壓電馬達(dá)控制器 2 支架組件

3 腔鏡架 4 調(diào)節(jié)架

5 固定架 6 安裝孔

7 彈簧 8 主軸

9 三角板 10 平移臺(tái)

11 光柵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明染料激光器定點(diǎn)波長微調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行詳細(xì)說明：

如圖1、2所示，一種染料激光器定點(diǎn)波長微調(diào)節(jié)裝置，包括壓電馬達(dá)控制器1和支架組件2；

所述支架組件2包括依次平行設(shè)置的腔鏡架3、調(diào)節(jié)架4和固定架5；

所述腔鏡架3縱截面呈C型，其豎直側(cè)壁與調(diào)節(jié)架4固定連接；

所述固定架5一側(cè)形成安裝孔6，壓電馬達(dá)控制器1設(shè)置于安裝孔6內(nèi)；固定架5未形成安裝孔6的一側(cè)與調(diào)節(jié)架4之間設(shè)置有多根彈簧7；

所述調(diào)節(jié)架4和固定架5的下底面均與正弦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的三角板9固定連接。

所述安裝孔6的軸線垂直于腔鏡架3的豎直側(cè)壁。

所述彈簧7處于壓縮狀態(tài)。

所述壓電馬達(dá)控制器1的主軸8伸出安裝孔6，且可與調(diào)節(jié)架4接觸。

如圖3所示，本發(fā)明是基于現(xiàn)有激光器的腔型結(jié)構(gòu)存在“反射鏡與光柵的夾角決定了激光出光的波長”，即反射鏡的水平調(diào)節(jié)就可以直接實(shí)現(xiàn)波長的調(diào)節(jié)這一特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的，在WAVSCAN-3000型激光器的基于Littman腔型的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。在現(xiàn)有波長調(diào)諧正弦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的三角板上將原有簡(jiǎn)單鏡架替換為本發(fā)明“染料激光器定點(diǎn)波長微調(diào)節(jié)裝置”；由于壓電馬達(dá)控制器1的應(yīng)用，當(dāng)要求進(jìn)行小范圍波長調(diào)節(jié)時(shí)，可以通過壓電馬達(dá)控制器1調(diào)節(jié)腔鏡架3的角度，實(shí)現(xiàn)波長的調(diào)節(jié)。當(dāng)要求大范圍調(diào)節(jié)時(shí)，仍可以使用原平移臺(tái)10進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖3中虛線孔內(nèi)部分為本發(fā)明。

本發(fā)明在現(xiàn)有波長調(diào)諧正弦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)，將壓電馬達(dá)控制器應(yīng)用于染料激光振蕩級(jí)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，從而進(jìn)一步確保了染料激光器輸出波長的高分辨率和高重復(fù)性的控制要求，有效地減少了原有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)長期使用時(shí)所帶來的累積誤差。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)提高了調(diào)節(jié)精度，操作更加簡(jiǎn)便，調(diào)節(jié)速度加快。

本發(fā)明對(duì)原有激光器的波長調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后使用波長計(jì)對(duì)激光器進(jìn)行了波長的測(cè)量，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)測(cè)量，最終測(cè)得的馬達(dá)最小步長導(dǎo)致的波長調(diào)節(jié)精度約為0.00007nm。此外，壓電馬達(dá)還可以應(yīng)用在遠(yuǎn)程控制中，可以減少操作人員的調(diào)節(jié)工作量。

目前經(jīng)過裝配與測(cè)試，在染料激光振蕩級(jí)中利用壓電馬達(dá)控制器驅(qū)動(dòng)代替了原有的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)高精度電控平移臺(tái)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而使得激光器實(shí)現(xiàn)了0.07皮米的最小波長調(diào)節(jié)精度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)染料激光器輸出波長的高分辨率和高重復(fù)性波長的控制，有效地減少了原有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)長期使用時(shí)所帶來的累積誤差。此外，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)操作方便，調(diào)節(jié)速度快。