本發(fā)明屬于高功率光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種用于透射式光學(xué)系統(tǒng)傾斜小角度的裝置及使用方法。

背景技術(shù)：

在較為復(fù)雜的高功率光學(xué)系統(tǒng)中,除了主激光之外,還有大量的雜散光存在系統(tǒng)之中，這種雜散光被稱為鬼光束。鬼光束傳輸路徑和傳輸特性通常與主激光不同，但經(jīng)常出現(xiàn)在某些敏感區(qū)域，造成光束質(zhì)量的下降甚至光學(xué)元件的破壞，從而造成主光束特性的破壞，而鬼光束是由各種透射式光學(xué)元件(含小孔板)表面的剩余反射形成的。

現(xiàn)有消除鬼光束的主要方法是在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件仿真，使鬼光束偏離像面，盡量減小鬼光束對(duì)系統(tǒng)的影響，但是，這種方法并不能完全消除鬼光束。在強(qiáng)激光系統(tǒng)中，光學(xué)系統(tǒng)表面不可避免的會(huì)反射一定激光能量，就有可能造成光學(xué)系統(tǒng)表面的損傷，并最終影響激光光束的質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，一般使光學(xué)系統(tǒng)傾斜一定小角度來(lái)達(dá)到消除鬼光束的影響，但同時(shí)又要求不能改變激光光束的方向，因此，傾斜的小角度需要特別嚴(yán)格的控制。在現(xiàn)有的消除鬼光束影響的透射式光學(xué)系統(tǒng)中，尚沒(méi)有一種使光學(xué)系統(tǒng)精確傾斜一定角度的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的種種不足，為了解決上述問(wèn)題，發(fā)明人運(yùn)用幾何光學(xué)理論，對(duì)激光束光路進(jìn)行反復(fù)分析后，提出一種用于透射式光學(xué)系統(tǒng)傾斜小角度的裝置及使用方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于透射式光學(xué)系統(tǒng)傾斜小角度的裝置，包括：

光源組件，其用于輸出激光束；

光學(xué)系統(tǒng)組件，其包括調(diào)試基準(zhǔn)臺(tái)、夾持件和透射式光學(xué)系統(tǒng)，所述透射式光學(xué)系統(tǒng)包括物方節(jié)點(diǎn)和像方節(jié)點(diǎn)，其通過(guò)夾持件與調(diào)試基準(zhǔn)臺(tái)連接；

小孔組件，其包括位于透射式光學(xué)系統(tǒng)光軸上的第一小孔、第二小孔和第三小孔，所述第一小孔、光學(xué)系統(tǒng)組件、第二小孔和第三小孔沿著激光束的傳輸方向依次排列，所述小孔組件下方設(shè)置有二維調(diào)整臺(tái)；

以及檢測(cè)組件，其位于透射式光學(xué)系統(tǒng)的光軸外側(cè)，所述檢測(cè)組件與小孔組件對(duì)應(yīng)設(shè)置，用于檢測(cè)激光束是否位于小孔組件的中心。

進(jìn)一步，所述光源組件包括五維調(diào)整臺(tái)和激光器，所述激光器位于五維調(diào)整臺(tái)上，其輸出平行激光束，所述激光束的直徑為3mm-5mm。

進(jìn)一步，所述小孔組件的孔徑為0.2mm-5mm，所述第一小孔與第二小孔的間距以及第二小孔與第三小孔的間距均為200mm-1500mm。

進(jìn)一步，所述檢測(cè)組件包括第一攝像頭、第二攝像頭和第三攝像頭，其中，所述第一攝像頭與第一小孔對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述第二攝像頭與第二小孔對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述第三攝像頭與第三小孔對(duì)應(yīng)設(shè)置。

進(jìn)一步，所述二維調(diào)整臺(tái)和五維調(diào)整臺(tái)的調(diào)整精度均優(yōu)于0.01mm。

進(jìn)一步，所述小孔組件為鋁制結(jié)構(gòu)或鋼制結(jié)構(gòu)。

另，本發(fā)明還提供一種用于透射式光學(xué)系統(tǒng)傾斜小角度的裝置的使用方法，包括如下步驟：

s1：調(diào)節(jié)二維調(diào)整臺(tái)，促使第一小孔、第二小孔和第三小孔位于透射式光學(xué)系統(tǒng)的光軸上；

s2：調(diào)整五維調(diào)整臺(tái)，促使激光器輸出的激光束同時(shí)穿過(guò)第一小孔、第二小孔和第三小孔，并使用檢測(cè)組件對(duì)小孔組件上的光斑位置進(jìn)行監(jiān)視，確保光斑位于小孔組件的中心處；

s3：降低第二小孔和第三小孔相同高度，調(diào)節(jié)透射式光學(xué)系統(tǒng)的姿態(tài)使其傾斜小角度，保證激光束再次同時(shí)穿過(guò)第二小孔和第三小孔，且光斑位于小孔組件的中心處即可。

進(jìn)一步，所述透射式光學(xué)系統(tǒng)的物方節(jié)點(diǎn)和像方節(jié)點(diǎn)距離為l，激光束入射到物方節(jié)點(diǎn)上后經(jīng)像方節(jié)點(diǎn)出射，降低第二小孔和第三小孔相同高度h并調(diào)節(jié)透射式光學(xué)系統(tǒng)的姿態(tài)后，入射激光束與透射式光學(xué)系統(tǒng)的光軸夾角為α，出射激光束與透射式光學(xué)系統(tǒng)的光軸夾角為β，且α＝β，入射激光束與出射激光束在垂直于激光束的方向上產(chǎn)生位移量d，且d＝h＝l×sinα，其中，α為透射式光學(xué)系統(tǒng)需要傾斜的小角度。

進(jìn)一步，根據(jù)透射式光學(xué)系統(tǒng)需要傾斜的小角度α，計(jì)算出第二小孔和第三小孔的下降高度h并調(diào)節(jié)高度，調(diào)節(jié)透射式光學(xué)系統(tǒng)的姿態(tài)，使激光束再次同時(shí)穿過(guò)第二小孔和第三小孔，并確保光斑位于小孔組件的中心處，此時(shí)，透射式光學(xué)系統(tǒng)的姿態(tài)即為其傾斜小角度后的姿態(tài)。

本發(fā)明的有益效果是：

通過(guò)控制第二小孔和第三小孔的下降高度，以精準(zhǔn)控制透射式光學(xué)系統(tǒng)的傾斜姿態(tài)，使透射式光學(xué)系統(tǒng)滿足其需要傾斜的小角度，簡(jiǎn)單緊湊，成本低，操作簡(jiǎn)便，同時(shí)，所述裝置適用于任何透射式光學(xué)系統(tǒng)傾斜一定小角度，實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是調(diào)節(jié)透射式光學(xué)系統(tǒng)姿態(tài)前的激光束光路示意圖；

圖4是調(diào)節(jié)透射式光學(xué)系統(tǒng)姿態(tài)后的激光束光路示意圖。

附圖中：1-五維調(diào)整臺(tái)、2-激光器、3-二維調(diào)整臺(tái)、4-第一小孔、5-調(diào)試基準(zhǔn)臺(tái)、6-夾持件、7-透射式光學(xué)系統(tǒng)、8-二維調(diào)整臺(tái)、9-第二小孔、10-二維調(diào)整臺(tái)、11-第三小孔、12-第二攝像頭、13-第三攝像頭、14-第一攝像頭、15-透射式光學(xué)系統(tǒng)光軸、16-物方節(jié)點(diǎn)、17-像方節(jié)點(diǎn)、18-激光束。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其它類同實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。此外，以下實(shí)施例中提到的方向用詞，例如“上”“下”“左”“右”等僅是參考附圖的方向，因此，使用的方向用詞是用來(lái)說(shuō)明而非限制本發(fā)明創(chuàng)造。

實(shí)施例一：

如圖1-3所示，一種用于透射式光學(xué)系統(tǒng)傾斜小角度的裝置，包括光源組件、光學(xué)系統(tǒng)組件、小孔組件以及檢測(cè)組件，所述光源組件包括五維調(diào)整臺(tái)1和激光器2，所述激光器2位于五維調(diào)整臺(tái)1上，其輸出平行激光束18，所述激光束18的直徑為3mm-5mm。

所述光學(xué)系統(tǒng)組件包括調(diào)試基準(zhǔn)臺(tái)5、夾持件6和透射式光學(xué)系統(tǒng)7，所述透射式光學(xué)系統(tǒng)7通過(guò)夾持件6與調(diào)試基準(zhǔn)臺(tái)5連接，所述透射式光學(xué)系統(tǒng)7包括物方節(jié)點(diǎn)16和像方節(jié)點(diǎn)17，激光束18入射到物方節(jié)點(diǎn)16上后經(jīng)像方節(jié)點(diǎn)17出射，所述調(diào)試基準(zhǔn)臺(tái)5為高功率光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域常用的調(diào)試裝置，其能帶動(dòng)透射式光學(xué)系統(tǒng)7實(shí)現(xiàn)三維方向移動(dòng)，并能調(diào)整透射式光學(xué)系統(tǒng)7的傾斜角度和俯仰角度，優(yōu)選為六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。

所述小孔組件包括位于透射式光學(xué)系統(tǒng)光軸15上的第一小孔4、第二小孔9和第三小孔11，所述第一小孔4、光學(xué)系統(tǒng)組件、第二小孔9和第三小孔11沿著激光束18的傳輸方向依次排列，為了實(shí)現(xiàn)小孔組件的二維移動(dòng)，第一小孔4下方設(shè)置有二維調(diào)整臺(tái)3，第二小孔9下方設(shè)置有二維調(diào)整臺(tái)8，第三小孔11下方設(shè)置有二維調(diào)整臺(tái)10，同時(shí)，為了提高調(diào)整精度，所述二維調(diào)整臺(tái)3、二維調(diào)整臺(tái)8、二維調(diào)整臺(tái)10和五維調(diào)整臺(tái)1的調(diào)整精度均優(yōu)于0.01mm。所述二維調(diào)整臺(tái)和五維調(diào)整臺(tái)1為高功率光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域常用的調(diào)試裝置，所述二維調(diào)整臺(tái)優(yōu)選為光學(xué)二維調(diào)整架，所述五維調(diào)整臺(tái)1優(yōu)選為光學(xué)五維調(diào)整架。所述小孔組件的孔徑為0.2mm-5mm，所述第一小孔4與第二小孔9的間距以及第二小孔9與第三小孔11的間距均為200mm-1500mm，所述小孔組件為鋁制結(jié)構(gòu)或鋼制結(jié)構(gòu)，并做發(fā)黑處理，發(fā)黑處理生成的致密氧化膜對(duì)小孔組件表層起到防銹作用。

所述檢測(cè)組件位于透射式光學(xué)系統(tǒng)光軸15外側(cè)，所述檢測(cè)組件與小孔組件對(duì)應(yīng)設(shè)置，用于檢測(cè)激光束18是否位于小孔組件的中心。所述檢測(cè)組件包括第一攝像頭14、第二攝像頭12和第三攝像頭13，其中，所述第一攝像頭14與第一小孔4對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述第二攝像頭12與第二小孔9對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述第三攝像頭13與第三小孔11對(duì)應(yīng)設(shè)置。

實(shí)施例二：

如圖1-3所示，透射式光學(xué)系統(tǒng)7的物方節(jié)點(diǎn)16和像方節(jié)點(diǎn)17距離為l，透射式光學(xué)系統(tǒng)7垂直于水平方向設(shè)置，激光束18與透射式光學(xué)系統(tǒng)光軸15成α角度入射到物方節(jié)點(diǎn)16上時(shí)，出射激光束18從像方節(jié)點(diǎn)17出射，出射激光束18與透射式光學(xué)系統(tǒng)光軸15夾角為β，根據(jù)幾何知識(shí)可知α＝β，即入射激光束18與出射激光束18方向沒(méi)有變化，只是在垂直于激光束18的方向產(chǎn)生了一定的位移，且位移量為d，則d＝l×sinα，由于透射式光學(xué)系統(tǒng)7的物方節(jié)點(diǎn)16和像方節(jié)點(diǎn)17的位置是固定的，也就是說(shuō)，l是已知的，因此，只要精確控制激光束18產(chǎn)生的位移量d，就可以精確控制激光束18與透射式光學(xué)系統(tǒng)光軸15的夾角。

如圖1、圖2和圖4所示，激光束18沿水平方向入射，透射式光學(xué)系統(tǒng)7傾斜一定的小角度，此時(shí)，α既表示入射激光束18與透射式光學(xué)系統(tǒng)光軸15夾角，也表示透射式光學(xué)系統(tǒng)7傾斜的小角度，也就是說(shuō)，只要精確控制激光束18產(chǎn)生的位移量d，就可以精確控制透射式光學(xué)系統(tǒng)7傾斜的小角度。本實(shí)施例中，位移量d通過(guò)控制第二小孔9和第三小孔11的高度變化來(lái)量化。

本實(shí)施例提供了一種用于透射式光學(xué)系統(tǒng)傾斜小角度的裝置的使用方法，包括如下步驟：

s1：調(diào)節(jié)二維調(diào)整臺(tái)，促使第一小孔4、第二小孔9和第三小孔11位于透射式光學(xué)系統(tǒng)7的光軸上；

s2：調(diào)整五維調(diào)整臺(tái)1，促使激光器2輸出的激光束18同時(shí)穿過(guò)第一小孔4、第二小孔9和第三小孔11，并使用檢測(cè)組件對(duì)小孔組件上的光斑位置進(jìn)行監(jiān)視，確保光斑位于小孔組件的中心處；

s3：降低第二小孔9和第三小孔11相同高度h，調(diào)節(jié)透射式光學(xué)系統(tǒng)7的姿態(tài)，使激光束18再次同時(shí)穿過(guò)第二小孔9和第三小孔11，并確保光斑位于小孔組件的中心處即可，也就是說(shuō)，出射的激光束18同時(shí)穿過(guò)第二小孔9和第三小孔11，由于入射的激光束18穿過(guò)第一小孔4，因此，激光束18產(chǎn)生的位移量d等于第二小孔9(或第三小孔11)、第一小孔4的高度差h，則d＝h＝l×sinα，根據(jù)透射式光學(xué)系統(tǒng)7需要傾斜的小角度α，計(jì)算出第二小孔9和第三小孔11的下降高度h并調(diào)節(jié)高度，調(diào)節(jié)透射式光學(xué)系統(tǒng)7的姿態(tài)，在保證激光束18再次同時(shí)穿過(guò)第二小孔9和第三小孔11且光斑位于小孔組件的中心處的前提下，此時(shí)，透射式光學(xué)系統(tǒng)7的姿態(tài)即為其傾斜小角度后的姿態(tài)。

以上已將本發(fā)明做一詳細(xì)說(shuō)明，以上所述，僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能限定本發(fā)明實(shí)施范圍，即凡依本申請(qǐng)范圍所作均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋范圍內(nèi)。