專利名稱：一種用于組裝固體激光器的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光電設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于組裝固體激 光器的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在光電技術(shù)領(lǐng)域，光電設(shè)備或儀器一般是由若干光學(xué)器件和/或電學(xué)器 件組成，在裝配光電設(shè)備時(shí)，在光路上通常會(huì)配置若干光電器件，通常需要 根據(jù)設(shè)備性能要求在光路上調(diào)整光學(xué)或電學(xué)器件至合適的位置，使得該設(shè)備 的性能指標(biāo)達(dá)到預(yù)定要求。
由于光電設(shè)備屬于高精密設(shè)備，在裝配時(shí)需要復(fù)雜的檢測(cè)檢驗(yàn)儀器及調(diào) 試過(guò)程，通常由人工配合檢測(cè)儀器來(lái)將光電器件裝配到光電設(shè)備中，自動(dòng)化 程度不高且過(guò)度依賴裝配人員的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備的性能指標(biāo)也不易控制，不能實(shí) 現(xiàn)快速且性能指標(biāo)穩(wěn)定的組裝。
例如現(xiàn)今在裝配固體激光器時(shí)，由于固體激光器的組裝尚未被普遍的應(yīng) 用，所以還未形成大規(guī)模生產(chǎn)，因此，目前大多是采用將單個(gè)光學(xué)元件插入 光路中，利用人工搡作逐一進(jìn)行調(diào)整定位，這種搡作方式不僅效率非常低， 而且最終得到的固體激光器輸出激光的質(zhì)量嚴(yán)重依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和 技巧，如果需要高精度組裝、調(diào)節(jié)和定位的激光器，只有少數(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的人 員能夠完成，而且在安裝的過(guò)程中由于人工操作所帶來(lái)的誤差將使激光器輸 出光不夠理想，因此如果要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，需要設(shè)計(jì)一種工作效率高、裝 配精度高的快速組裝儀器。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種用于組裝固體激光器的系統(tǒng)及方法，解決現(xiàn)今固體激光器組裝無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化組裝、對(duì)人的經(jīng)驗(yàn)依
賴度較高的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)操作簡(jiǎn)單、效率高、精度高的固體激光器自動(dòng)化組裝。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出 一種組裝固體激光器的系統(tǒng)， 包括調(diào)整裝置、檢測(cè)裝置和控制裝置，
所述調(diào)整裝置用于調(diào)整固體激光器元件的位置； 所述檢測(cè)裝置用于接收所述固體激光器輸出的激光； 所述控制裝置根據(jù)所述檢測(cè)裝置接收的激光，控制所述調(diào)整裝置，對(duì)
固體激光器元件的位置進(jìn)行調(diào)整。
上述系統(tǒng)中，所述調(diào)整裝置包括至少 一個(gè)可以在至少 一種方向上調(diào)節(jié)
所述固體激光器元件位置的調(diào)節(jié)單元，所述方向包括上下方向、左右方向、
前后方向、7jc平偏4爭(zhēng)方向和^f府仰方向。
上述系統(tǒng)中，所述檢測(cè)裝置由功率計(jì)、能量計(jì)和圖像采集裝置中的至
少一種組成。
進(jìn)一步地，所述檢測(cè)裝置還包括將所述固體激光器輸出的激光分成兩 束或多束的分光裝置，例如使用分光片進(jìn)行分光。
進(jìn)一步地，當(dāng)所述固體激光器輸出的激光中包含基頻光和倍頻光時(shí)， 所述分光裝置還包括用于對(duì)所述基頻光或倍頻光進(jìn)行過(guò)濾的濾光片和/或 用于將所述基頻光和倍頻光分離的玻片，所述玻片鍍有對(duì)應(yīng)所述基頻光的 高反膜和對(duì)應(yīng)所述倍頻光的增透膜，或者鍍有對(duì)應(yīng)所述倍頻光的高反膜和 對(duì)應(yīng)所述基頻光的增透膜。
上述系統(tǒng)中，所述控制裝置包括
信號(hào)匹配單元，用于將檢測(cè)裝置接收到的激光信號(hào)與比較信號(hào)進(jìn)行匹 配和比舉交；
中央處理單元，用于根據(jù)信號(hào)比較單元的比較結(jié)果，控制所述調(diào)整裝 置如何調(diào)整固體激光器元件的位置。 進(jìn)一步地，所述控制裝置還包括
信號(hào)預(yù)處理單元，對(duì)所述檢測(cè)裝置接收的激光信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，所述 信號(hào)比較單元將所述預(yù)處理的結(jié)果與比較信號(hào)進(jìn)行比較和匹配。
進(jìn)一步地，所述信號(hào)預(yù)處理單元包括圖像處理子單元和模式識(shí)別子單
元；
所述圖像處理子單元用于將所述檢測(cè)裝置接收到的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為 光斑圖像信號(hào)；
所述模式識(shí)別子單元用于識(shí)別所述光斑圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的激光光斑模 式或圖形模式。進(jìn)一步地，所述比較信號(hào)包括所述上一次調(diào)整固體激光器元件位置之 前檢測(cè)裝置接收到的信號(hào)。所述比較信號(hào)為激光光斑模式、圖形模式、激 光功率或激光能量中的一種或幾種。
采用本技術(shù)方案，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的操作繁瑣、效率低、精度低
的缺點(diǎn)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)的操作人員就可以快速、高效地組裝得到高精度的激
光器。它具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)可以實(shí)現(xiàn)五維方向的位置調(diào)節(jié)；(2)由電信 號(hào)控制調(diào)整裝置對(duì)固體激光器的組成元件進(jìn)行方位和俯仰的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度 高，響應(yīng)速度快；(3)組裝時(shí)操作筒單，調(diào)整光路快速、方便；U)幾乎 完全避免人工操作，大幅度提高工作效率，降低人工成本。采用這種新型的 快速組裝系統(tǒng)對(duì)包括固體激光器的光電儀器進(jìn)行組裝，可以實(shí)現(xiàn)集中與連續(xù) 自動(dòng)化作業(yè)，大大的提高了調(diào)整安裝精度與輸出光質(zhì)量，并且簡(jiǎn)化固體激光 器組裝程序，降低系統(tǒng)成本。因而，本實(shí)用新型所提供的組裝系統(tǒng)及方法具 有極高工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的實(shí)用價(jià)值。


圖l是一種用于快速組裝固體激光器的系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)工作示意圖2是一種調(diào)節(jié)裝置上的固定條結(jié)構(gòu)示意圖3是一種調(diào)節(jié)裝置上的固定基板和夾板組合體結(jié)構(gòu)示意圖4是一種調(diào)節(jié)裝置上的俯仰調(diào)節(jié)伺服電機(jī)組件結(jié)構(gòu)示意圖5是一種調(diào)節(jié)裝置上的垂直調(diào)節(jié)伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖6是一種五維快速調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)示意圖7是一種電動(dòng)機(jī)支撐架結(jié)構(gòu)示意圖8是另 一種對(duì)稱調(diào)整架沿x軸向進(jìn)行位置調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置；
圖9是一種應(yīng)用于固體激光器組裝機(jī)構(gòu)的整體工作示意圖IO是一種調(diào)整裝置前后調(diào)節(jié)的調(diào)整策略模塊；
圖ll是一種調(diào)整裝置整體調(diào)整策略；
圖12是一種激光組裝系統(tǒng)的調(diào)整策略；圖13是一種應(yīng)用于直線腔端面泵浦的固體激光器組裝機(jī)構(gòu)的整體工作
示意圖14是另一種應(yīng)用于直線腔端面泵浦的固體激光器組裝機(jī)構(gòu)的整體工 作示意圖15是 一 種適合于側(cè)面懸掛的調(diào)整架的夾板結(jié)構(gòu)示意圖； 圖16是一種控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖17是本實(shí)用新型中實(shí)現(xiàn)固體激光器快速組裝的流程示意圖。
具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，
以下結(jié)合附圖對(duì)本 實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。
為了實(shí)現(xiàn)固體激光器大規(guī)模生產(chǎn)的需要，解決現(xiàn)有固體激光器組裝過(guò)程 中過(guò)度依賴組裝人員經(jīng)驗(yàn)等問(wèn)題，尤其針對(duì)固體激光器組裝過(guò)程中需要大規(guī) 模、快速組裝的要求，本實(shí)用新型提出了一種實(shí)現(xiàn)固體激光器快速組裝的系 統(tǒng)及相應(yīng)的快速組裝方法。
本實(shí)用新型中針對(duì)待組裝固體激光器所需的各個(gè)元件，為組裝過(guò)程中需 進(jìn)行調(diào)整的每一元件提供一個(gè)調(diào)整裝置，同時(shí)在光路上提供若干檢測(cè)裝置， 用于檢測(cè)光/電信號(hào)，該控制裝置根據(jù)收到的檢測(cè)參數(shù)及相應(yīng)調(diào)整策略判斷 是否需要進(jìn)行調(diào)整，若判斷檢測(cè)所得參數(shù)符合要求，即調(diào)整成功則不必進(jìn)行 調(diào)整，若判斷檢測(cè)所得參數(shù)不符合要求，則控制調(diào)整裝置對(duì)固體激光器的元 件繼續(xù)進(jìn)行調(diào)整。
待調(diào)整裝置根據(jù)調(diào)整參數(shù)對(duì)該調(diào)整裝置所調(diào)整的元件調(diào)整完畢之后，進(jìn) 一步繼續(xù)由檢測(cè)裝置獲取檢測(cè)參數(shù)，將檢測(cè)參數(shù)再次送入控制裝置進(jìn)行判斷 及設(shè)置調(diào)整參數(shù)，如此重復(fù)調(diào)整若干次，直到控制裝置根據(jù)檢測(cè)參數(shù)判斷該 待組裝固體激光器的各項(xiàng)參數(shù)性能指標(biāo)達(dá)到預(yù)定要求，則可停止調(diào)整，將各 個(gè)元件的空間位置固定下來(lái)即完成了組裝。
如圖1所示，顯示了一種組裝單路固體激光器的組裝系統(tǒng)的工作示意 圖，光路中配置有若干光電元件。除直接按初始位置固定在底座上的泵浦源外，待組裝的固體激光器中的其它每一個(gè)需進(jìn)行調(diào)節(jié)的光電元件均先固定在
一個(gè)調(diào)整裝置的各個(gè)調(diào)節(jié)單元上(Ml, M2, .....Mn)，即該快速組裝系統(tǒng)的 調(diào)整裝置包括若干用于調(diào)整光學(xué)元件的調(diào)節(jié)單元Ml...Mn，每一調(diào)節(jié)單元用 于調(diào)整控制一個(gè)所夾持的光電元件，所述調(diào)節(jié)單元具有五維調(diào)節(jié)功能，即上 下、左右、前后、水平偏轉(zhuǎn)、俯仰調(diào)節(jié)，也可以只具有其中的一種或多種調(diào) 節(jié)功能的組合。在每個(gè)調(diào)節(jié)單元內(nèi)部，針對(duì)每一種調(diào)節(jié)方式，均可配置有用 于按該調(diào)節(jié)方式控制光電元件移動(dòng)的電機(jī)裝置，該電機(jī)裝置可根據(jù)控制系統(tǒng) 的控制信號(hào)來(lái)帶動(dòng)元件進(jìn)行移動(dòng)或偏轉(zhuǎn)。
在進(jìn)行固體激光器裝配時(shí)，泵浦源直接按初始位置固定在底座上，首先 將激光組裝系統(tǒng)中的其它光電元件固定到調(diào)整裝置的各個(gè)調(diào)節(jié)單元上，可采 用人工粗調(diào)各個(gè)調(diào)節(jié)單元，從而將各個(gè)光學(xué)元件放置在光路的適當(dāng)位置并初 步獲得激光輸出，在固體激光器的激光輸出端將輸出的激光傳輸至分光片， 分光片是一種可以將一束光分成強(qiáng)度為不同比例的兩束光的光學(xué)鏡片，例如 光束經(jīng)過(guò)分光比為10。/o的分光片，則10%的光經(jīng)過(guò)分光片透射，90%的光經(jīng) 過(guò)分光片被反射。根據(jù)分光片的分光比，激光器輸出的激光中一定比例的光 被分光片透射進(jìn)入圖像采集裝置，圖像采集裝置采集到當(dāng)前輸出激光的光斑 圖像；另外一部分光經(jīng)分光片反射而入射到功率檢測(cè)裝置，例如功率計(jì)，功 率檢測(cè)裝置可檢測(cè)并獲取輸出激光的功率。通過(guò)功率計(jì)和圖像采集裝置接收 到的功率信息和光斑信息被送入控制裝置中。
控制裝置的信號(hào)匹配單元?jiǎng)t直接將功率大小和光斑圖像兩組檢測(cè)信號(hào) 與比較信號(hào)進(jìn)行模糊匹配，中央處理單元根據(jù)匹配結(jié)果做出激光質(zhì)量判斷， 控制裝置若判斷仍需進(jìn)行調(diào)整時(shí)，控制裝置生成調(diào)整命令發(fā)送到電動(dòng)機(jī)組， 所述進(jìn)一 步的調(diào)整參數(shù)至少應(yīng)包括每一元件所需調(diào)整的方向以及該方向上 的調(diào)節(jié)量值，電動(dòng)機(jī)組立即執(zhí)行調(diào)整命令。命令執(zhí)行結(jié)束，這時(shí)圖像采集裝 置和功率檢測(cè)裝置又采集到下一組輸出激光信息，按此步驟循環(huán)調(diào)整，直到 得到符合預(yù)設(shè)功率理想范圍及光斑質(zhì)量理想范圍時(shí)調(diào)整方結(jié)束。在脈沖激光 器中功率檢測(cè)裝置也可以換為能量檢測(cè)裝置等參數(shù)測(cè)量裝置。另外，所述控 制裝置還可以包括信號(hào)預(yù)處理單元，用于對(duì)所述檢測(cè)裝置接收的激光信號(hào) 進(jìn)行預(yù)處理，然后再由所述信號(hào)匹配單元將所述預(yù)處理的結(jié)果與比較信號(hào)進(jìn)行比凈交和匹配。
在確定調(diào)節(jié)方向時(shí)，若檢測(cè)功率參數(shù)小于預(yù)定值，則需調(diào)節(jié)調(diào)整裝置以 逐步增大輸出功率為調(diào)節(jié)目標(biāo)，可采用嘗試法先進(jìn)行嘗試調(diào)節(jié)，例如可以先 控制某一調(diào)節(jié)單元沿光^^向前調(diào)整，得到對(duì)應(yīng)的第二個(gè)功率^r測(cè)值，判斷該
值是否相比首次功率4全測(cè)值增大，若是增大，則按照該方向繼續(xù)進(jìn)行調(diào)節(jié)； 否則向反方向調(diào)節(jié)，即調(diào)回到功率最大值的位置，此時(shí)停止該維向調(diào)節(jié)。， 改由下一維維調(diào)節(jié)方式進(jìn)行上述嘗試調(diào)節(jié)，每一維方向的調(diào)節(jié)都與上相同。 五維方式調(diào)節(jié)完畢后，可繼續(xù)調(diào)節(jié)其它待調(diào)整元件；方法與上述相同。
待控制裝置根據(jù)檢測(cè)裝置所檢測(cè)得到的檢測(cè)參數(shù)判斷滿足性能指標(biāo)后， 確認(rèn)調(diào)整結(jié)束后，將液體膠填充到光學(xué)元件夾具和底座之間，待元件夾具被 液體膠凝固且固穩(wěn)粘結(jié)在底座上后，再將調(diào)整裝置與元件夾具分離，從上部 將每一光學(xué)元件對(duì)應(yīng)的調(diào)整裝置撤走，所以不會(huì)對(duì)已調(diào)整好的激光器裝置內(nèi) 各個(gè)元件的空間位置造成破壞，而且拆卸十分方便。底座作為一個(gè)光學(xué)元件 固定基座，同時(shí)還應(yīng)起到散熱的作用，所以調(diào)整結(jié)束后光學(xué)元件及元件夾具 直接粘固到底座上元件夾具及液體膠都采用導(dǎo)熱性好的材料，以利于激光器 光學(xué)元件的散熱，例如。調(diào)整裝置的所有可采用鋁、銅等導(dǎo)熱系數(shù)高的材料。
在上述的調(diào)整組裝過(guò)程中，基本無(wú)需人工參與，并且采用電機(jī)配合控制 調(diào)整信號(hào)自動(dòng)調(diào)整，可以快速完成整個(gè)調(diào)整過(guò)程。
在所述快速組裝系統(tǒng)中，包括
設(shè)有若干調(diào)節(jié)單元的調(diào)整裝置，每一調(diào)節(jié)單元至少包括上下調(diào)節(jié)、左右 調(diào)節(jié)、前后調(diào)節(jié)、水平偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)和俯仰調(diào)節(jié)五種調(diào)節(jié)功能中的一種或它們的 組合；每一調(diào)節(jié)單元上都具有夾持機(jī)構(gòu)，夾持有一個(gè)固定在元件夾具上的光 /電元件；每一調(diào)節(jié)單元從控制裝置接收調(diào)整信號(hào)，按調(diào)整信號(hào)由各個(gè)調(diào)節(jié) 單元帶動(dòng)所夾持的元件進(jìn)行調(diào)整。
調(diào)整裝置還包括一個(gè)支撐若干調(diào)節(jié)單元的支撐裝置，該支撐裝置從上面 或側(cè)面懸掛所述調(diào)節(jié)單元，便于摘除；
控制裝置，包括信號(hào)匹配單元、中央處理單元，所述信號(hào)匹配單元將 檢測(cè)裝置接收到的激光信號(hào)與比較信號(hào)進(jìn)行匹配和比較，所述中央處理單元根據(jù)信號(hào)匹配單元的比較結(jié)果，控制所述調(diào)整裝置如何調(diào)整固體激光器 元件的位置，并向調(diào)整裝置下發(fā)調(diào)整信號(hào)。因?yàn)楣鈱W(xué)系統(tǒng)中通?？梢酝ㄟ^(guò) 手工進(jìn)行粗調(diào)至一定范圍，再由控制裝置控制進(jìn)行小范圍細(xì)調(diào)，可以進(jìn)一步 加快調(diào)整速度。
檢測(cè)裝置，用于接收所述固體激光器輸出的激光；
底座，用于在調(diào)整完成后將元件固定其上的裝置，并可起到散熱的作用；
連接裝置，用于在各個(gè)元件都調(diào)整完畢后將元件固定在底座上的裝置， 例如液體膠、鎖扣等等。為了實(shí)現(xiàn)可維護(hù)及方便更換元件，可采用鎖扣裝置， 生產(chǎn)時(shí)為了快速且性能精確可采用液體膠方式。
應(yīng)用所述設(shè)備快速組裝系統(tǒng)時(shí)，首先將光學(xué)元件分別固定到調(diào)整裝置的 各個(gè)調(diào)節(jié)單元Ml…Mn中，通過(guò)手工進(jìn)行大范圍粗調(diào)將各個(gè)調(diào)整單元移動(dòng) 到適當(dāng)位置，固定時(shí)可通過(guò)光學(xué)元件夾具夾持住光學(xué)元件，而將光學(xué)夾具再 固定到調(diào)節(jié)單元上。激光器發(fā)出激光依次通過(guò)各個(gè)光學(xué)元件，在輸出端經(jīng)過(guò) 一個(gè)或若干個(gè)分光片將輸出光分為若干束，由檢測(cè)裝置接收，分光束的個(gè)數(shù) 根據(jù)需要檢測(cè)的激光參數(shù)決定。檢測(cè)裝置將所得到的檢測(cè)信號(hào)送至控制裝 置，所述控制裝置中的信號(hào)匹配單元將其與比較信號(hào)進(jìn)行匹配和比較，中央 處理單元#4居匹配和比較的結(jié)果確定針對(duì)每一光學(xué)元件的調(diào)整信號(hào)，將該調(diào) 整信號(hào)發(fā)送給每一光學(xué)元件對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元?jiǎng)t4艮據(jù)調(diào)整信號(hào) 對(duì)光電元件選擇對(duì)應(yīng)的調(diào)整方式進(jìn)行調(diào)整，按照上述調(diào)整過(guò)程，不斷調(diào)整、 檢測(cè)、分析、再調(diào)整，.....，直到各個(gè)檢測(cè)信號(hào)都能達(dá)到預(yù)先確定的性能指 標(biāo)時(shí)，則停止對(duì)各個(gè)元件的空間位置進(jìn)行調(diào)整，按此時(shí)調(diào)整好的位置將各個(gè) 元件用鎖扣或者是液體膠固定在底座上。
本實(shí)用新型設(shè)備的快速組裝系統(tǒng)中，用于調(diào)整元件的調(diào)整裝置的具體實(shí) 施例如圖2-8所示。
圖2是一種調(diào)整裝置上的固定條結(jié)構(gòu)的示意圖，在xoz平面內(nèi)，固定條 的z軸方向兩端各有一圓通孔201、 202對(duì)稱分布，圓通孔201、 202的軸線 方向沿y軸，圓通孔201、 202用于使平行滑桿組(如圖六所示601和602) 穿過(guò)并懸掛于平行滑桿組上。相同平面xoz內(nèi)沿y軸方向在圓孔202旁有一 個(gè)螺紋通孔206，用于和絲杠(如圖六所示603 )配合，推動(dòng)固定條沿y軸方向運(yùn)動(dòng)，螺紋通孔206軸線方向?yàn)閥軸方向，螺紋通孔206也可以位于圓 孔201旁。所述固定條中間還設(shè)有軸線沿x軸方向的圓通孔203,以及對(duì)稱 分布在圓通孔203兩側(cè)的兩個(gè)圓孔204、 205,兩個(gè)圓孔204、 205深度為hP 小于固定條沿x軸向的厚度。圓通孔201、 202的軸線方向與圓通孔203的 軸線方向相互垂直。
圖3為調(diào)節(jié)單元的固定基板和夾板組合體結(jié)構(gòu)示意圖，包括固定基板 311與夾板310。固定基板311與夾板310的間距為d。固定基板311上端 中間位置設(shè)有一個(gè)軸線沿y軸方向的螺紋孔301,其兩側(cè)分別對(duì)稱分布一個(gè) 圓孔302、 303，圓孔302、 303的深度為h2,螺紋孔301深度為113, 112和113 均小于固定基板沿y軸方向的厚度，圓孔302和303與圖2中所示的圓孔 204和205分別相對(duì)應(yīng)，螺紋孔301與圖2中所示的圓通孔203相對(duì)應(yīng)，所 述對(duì)應(yīng)可以是孔徑相等、孔間距相等或孔深度相同，當(dāng)然孔徑、孔深也可不 等，但需保證所述對(duì)應(yīng)的孔的軸線為同軸線的。
所述的固定基才反的yoz面內(nèi)包含有三個(gè)軸線沿x方向的圓通孔304、 305 和306,呈等邊三角形或等腰三角形均布，優(yōu)選地應(yīng)以所述固定基板yoz面 的中心為所述等邊或等腰三角形的中心。
所述的夾板310的底端為兩個(gè)對(duì)稱分布的支腿307，兩支腿307形成一 凹槽結(jié)構(gòu)。沿y軸兩支月逸中間位置各有一個(gè)螺紋通孔308、 309,螺紋通孔 軸線沿z軸方向，光學(xué)元件及光學(xué)元件夾具置于凹槽307內(nèi)，由螺釘配合螺 紋通孔308、 309固緊。光學(xué)元件通過(guò)其光學(xué)元件夾具被固定在所述凹槽307 上，從而連接到夾板310上。
圖4為一種俯仰調(diào)節(jié)伺服電機(jī)組件結(jié)構(gòu)示意圖，包括手動(dòng)旋鈕401、電 動(dòng)精調(diào)旋鈕402、轉(zhuǎn)子螺母403和渦輪軸404。渦輪軸404沿x軸正方向的 尾端為半球形，以實(shí)現(xiàn)與夾板310間點(diǎn)接觸，且球面不易對(duì)夾板310造成損 傷。伺服電機(jī)為一種旋轉(zhuǎn)型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與渦輪軸組合而成的直線傳動(dòng)裝置， 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)通有電流時(shí)，渦輪軸404就在x軸方向?qū)?yīng)的直線方向上運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)調(diào)整命令控制調(diào)節(jié)電動(dòng)精調(diào)旋鈕402可以很 容易實(shí)現(xiàn)在高速下的精密位置控制。調(diào)整時(shí)可以先用手動(dòng)旋鈕401進(jìn)行粗調(diào) 至適當(dāng)位置。轉(zhuǎn)子螺母403通過(guò)匹配螺紋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為渦輪軸的直線移動(dòng)。圖5為一種垂直調(diào)節(jié)伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，包括手動(dòng)旋鈕501、電動(dòng)精 調(diào)旋鈕502和渦輪軸503。渦輪軸503沿x軸正方向的尾端為錐形。垂直調(diào) 節(jié)伺服電機(jī)工作原理與伺服電機(jī)組件相同。垂直調(diào)節(jié)伺服電機(jī)通過(guò)如圖2所 示的圓通孔203》走入如圖3所示的螺紋孔301內(nèi)，螺紋孔301相當(dāng)于如圖4 所示的轉(zhuǎn)子螺母403的作用。
圖6為一種五維快速調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括兩根平行滑桿架601 和602、絲杠603和一個(gè)調(diào)節(jié)單元，其中，所述調(diào)節(jié)單元包括固定條604、 固定基板605、夾一反606、垂直調(diào)節(jié)伺服電機(jī)607、電動(dòng)才幾組608和一對(duì)螺 釘609。圖6中僅示例性給出了一個(gè)調(diào)整裝置的示意圖。所述平行滑桿上還 可支撐若干其它調(diào)節(jié)單元。所述平行滑桿兩端固定于適當(dāng)高度的位置上，可 被支撐或嵌入或懸掛于外部固定機(jī)構(gòu)上。
所述的平行滑桿架601和602為兩根高度平行的金屬桿，表面經(jīng)過(guò)處理， 光滑度高、高硬度耐磨性好，可以為鋁、銅等。圖6所示為從上面懸掛調(diào)整 裝置的示意圖，故平行滑桿架601和602應(yīng)保持在同一高度。
水平調(diào)節(jié)時(shí)，絲杠603的外螺紋與如圖2中所示的螺紋通孔206的螺紋 是配合的，絲杠603旋入螺紋通孔206中，絲杠603以x軸為軸心旋轉(zhuǎn)，推
動(dòng)固定條604 、沿X砵由方向,y^矛多動(dòng),圓周i^動(dòng)專爭(zhēng)4匕為jL纟戔i^^J, 由it匕實(shí)雙x
軸方向的位置調(diào)整。絲杠603的x軸方向的一端配置有電動(dòng)才幾，所述電動(dòng)機(jī)
通過(guò)導(dǎo)線與控制系統(tǒng)連接，可以通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制來(lái)帶動(dòng)絲杠
603實(shí)現(xiàn)x軸向的位置高精度調(diào)節(jié)。
上下調(diào)節(jié)時(shí)，垂直調(diào)節(jié)伺服電機(jī)607穿過(guò)如圖2中所示的圓通孔203, 如圖5所示的渦輪軸503則旋入如圖3中所示的螺紋孔301內(nèi)，固定條604 上的如圖2所示的圓孔204 、 205與固定基板605上的如圖3所示的圓孔302 、 303位置分別相對(duì)應(yīng)并扣合。兩組扣合圓孔的每一組內(nèi)壓入一才艮彈簧圏，彈 簧圏的自然長(zhǎng)度為2x (hrKi+h2)到3x (h!+d+h2)之間，以保證彈簧足夠 大的彈力，兩才艮彈簧圈對(duì)固定條604和固定基板605有沿y軸方向的支撐力 作用，而垂直調(diào)節(jié)伺服電機(jī)607帶動(dòng)渦輪軸503旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生對(duì)固定基板605的 作用力為沿y軸方向的拉力，支撐力與拉力在y軸方向上大小相等且作用方 向相反。兩根彈簧與垂直調(diào)節(jié)伺服電機(jī)607構(gòu)成撐拉結(jié)構(gòu)，通過(guò)垂直調(diào)節(jié)伺服電機(jī)607可以調(diào)節(jié)固定條604和固定基板605的間距，即可實(shí)現(xiàn)固定基板 605的高度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了y軸方向的調(diào)整，也可通過(guò)伺服電機(jī)607的手動(dòng)旋 鈕進(jìn)行手控^L調(diào)節(jié)。
所述調(diào)節(jié)單元還可進(jìn)行夾板606與固定基板605之間的俯仰調(diào)節(jié)。夾板 606與固定基板605由若干拉伸彈簧相連接，彈簧可以為三根或三根以上， 若為三根則呈等邊三角形均布于兩接觸面間，也可以為等腰三角形或其它形 狀分布，若為四才艮也可以利用四個(gè)電才幾并配置四才艮彈簧組成正方形或矩形或 菱形設(shè)計(jì)。彈簧的兩端頭分別粘連在固定基板605和夾板606上，也可以為 別扭或其它連接方式。彈簧處于拉伸狀態(tài)以給二者提供沿x軸方向的拉力， 電動(dòng)機(jī)組件608的如圖4所示的轉(zhuǎn)子螺母403固定于如圖3所示的通孔304、 305和306內(nèi)，如圖4所示的渦輪軸404為一螺紋桿，渦輪軸404的螺紋與 轉(zhuǎn)子螺母403的螺紋相配合，轉(zhuǎn)子螺母403被固定，渦4^軸404旋轉(zhuǎn)，渦輪 軸404就在渦輪軸404轉(zhuǎn)向?qū)?yīng)的直線方向運(yùn)動(dòng)，圓周力走轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)， 即渦輪軸404沿x軸方向來(lái)回移動(dòng)，推動(dòng)夾板606,對(duì)夾板606提供沿x軸 方向的頂力。彈簧提供的拉力的合力與電動(dòng)機(jī)組608提供的頂力大小相等， 方向相反，由彈簧和電動(dòng)機(jī)組608構(gòu)成頂拉結(jié)構(gòu)。由這套頂拉機(jī)構(gòu)對(duì)夾板進(jìn) 行調(diào)節(jié)復(fù)位，確定其空間位置。所有的電動(dòng)機(jī)上都連有供電電纜，隨著調(diào)整 裝置的移動(dòng)而移動(dòng)。在利用電動(dòng)機(jī)組608進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，可以設(shè)置電動(dòng)機(jī)組的 所有電機(jī)都調(diào)整同樣的數(shù)值及方向，則可以實(shí)現(xiàn)平行移動(dòng)，此時(shí)，則與絲杠 603作用相同，但由于調(diào)節(jié)范圍較小，可用于進(jìn)行細(xì)調(diào)。也可以向電動(dòng)機(jī)組 608中不同電機(jī)下發(fā)不同調(diào)節(jié)量的調(diào)節(jié)命令，這樣使得夾板606由于各個(gè)點(diǎn) 受力不同，從而實(shí)現(xiàn)各種角度方向的微調(diào)。例如對(duì)于采用四個(gè)電機(jī)控制調(diào)節(jié) 的時(shí)候，四個(gè)電^L呈正方形分布，正方形的邊與固定基寺反605的邊相平行， 同時(shí)調(diào)節(jié)沿y軸上的兩個(gè)電機(jī)的螺;菱軸進(jìn)退而另兩個(gè)電才幾不動(dòng)的話可以實(shí) 現(xiàn)水平偏轉(zhuǎn)一定角度；若同時(shí)調(diào)節(jié)同 一水平線上的兩個(gè)電機(jī)的螺旋軸進(jìn)退而 另兩個(gè)電機(jī)不動(dòng)的話，則可實(shí)現(xiàn)俯仰調(diào)節(jié)。
圖7為一種電動(dòng)機(jī)支撐架結(jié)構(gòu)示意圖，它包括圓通孔701、 702、 703、 夾咀704、 705、圓通孔706、 707以及兩組螺釘和螺母708。電動(dòng)機(jī)支撐架 的xoy平面內(nèi)有三個(gè)圓通孔701、 702和703，在xoy平面上，圓通孔701和702對(duì)稱分布在電動(dòng)才幾支撐架的兩端，圓通孔701和702軸線方向沿z軸 方向，圓通孔703位于電動(dòng)^L支撐架的中間位置，圓通孔703軸線方向沿z 軸方向，具體位置^f見(jiàn)電動(dòng)才幾支撐架的形狀而定。夾咀704分為上下兩片，上 下兩片夾咀間有一間隙與圓通孔701相通，位置關(guān)系與夾咀704與圓通孔 701相同，且對(duì)稱分布。706位于夾咀704上，圓通孔706軸線方向沿y軸 方向，貫穿夾咀704的上下兩片，圓通孔707與圓通孔706情況相同。
圖8為另外一種對(duì)稱調(diào)整架沿x軸向進(jìn)行位置調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)單元。它包括 固定條801、電動(dòng)才幾支撐架802、平行滑桿803和804、電動(dòng)機(jī)805和彈簧 806。電動(dòng)機(jī)支撐架802上的如圖7所示的圓通孔701和702用于使平行滑 桿803和804穿過(guò)并支撐平行滑桿803和804。電動(dòng)機(jī)支撐架802通過(guò)如圖 7所示的夾咀704和705穿于平行滑桿803和804上，夾咀704和705通過(guò) 如圖7所示的兩組螺4丁和螺母708穿過(guò)如圖7所示的圓通孔706和707并檸 緊，把電動(dòng)機(jī)固定架802固定在平行滑桿803和804上。電動(dòng)機(jī)805與如圖 4所示的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)相同，電動(dòng)機(jī)805的如圖4所示的轉(zhuǎn)子螺母403固定在 如圖7所示的圓孔703內(nèi)，如圖4所示的渦4侖4干404以z軸為軸心圓周旋轉(zhuǎn)， 通過(guò)與如圖4所示的轉(zhuǎn)子螺母403的配合，圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為z軸方向的直線 運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)固定條801沿z軸方向水平移動(dòng)，彈簧806沿z軸方向套在電動(dòng) 機(jī)805如圖4所示的渦輪桿404的外圍，彈簧806兩端分別粘連在固定條 801和電動(dòng)機(jī)固定架802上，或者采用別扭等方式。彈簧806處于拉伸狀態(tài)， 為固定條801和電動(dòng)機(jī)固定架802提供沿z軸方向的拉力，這樣彈簧806的 拉力和電動(dòng)機(jī)805的頂力構(gòu)成一對(duì)平衡力。由此實(shí)現(xiàn)調(diào)整架z軸方向的位置 調(diào)整，電動(dòng)機(jī)805通過(guò)導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制位移調(diào) 整。圖8中彈簧806與電機(jī)轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的頂拉機(jī)構(gòu)可以作為圖6中絲杠603的 替代實(shí)施方式，對(duì)整個(gè)調(diào)節(jié)單元進(jìn)行水平沿滑桿601和602方向調(diào)節(jié)。
圖9為一種應(yīng)用于直線腔端面泵浦的固體激光器組裝機(jī)構(gòu)的整體工作 示意圖。它包括泵浦源901、激光晶體902、倍頻晶體903、輸出鏡905、底 座904、第一功率計(jì)906、圖像采集裝置(CCD) 907、控制裝置908、絲杠 組909、平行滑桿910和911、分光片912、第二功率計(jì)913和玻片914。
首先需要調(diào)節(jié)基頻光到最佳，然后再插入倍頻晶體903以獲得倍頻光。泵浦源901首先按初始位置被固定在底座卯4上。激光晶體902和輸出鏡 905分別固定在各自適合尺寸的光學(xué)元件夾具里，光學(xué)元件夾具再通過(guò)螺釘
元沿滑桿910和911可手動(dòng)移動(dòng)到適當(dāng)位置，此時(shí)有激光輸出，初步判斷激 光質(zhì)量并將其置于底座904上方的適當(dāng)位置。玻片914鍍有對(duì)基頻光高透過(guò) 率和對(duì)倍頻光高反射率的膜系，起到分光的作用。
每一個(gè)固定條的螺紋孔與單獨(dú)的絲杠及其控制系統(tǒng)組909配合，以分別 控制調(diào)整架沿x軸向的移動(dòng)，以x軸為軸心旋轉(zhuǎn)絲杠，圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€ 運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)固定條沿平行滑桿910和911沿x軸方向移動(dòng)，固定條帶動(dòng)固定 基板和光學(xué)元件夾具，由此實(shí)現(xiàn)沿x軸方向的不同光學(xué)元件間距的調(diào)整。通 過(guò)如圖6所示的電動(dòng)機(jī)607可以微調(diào)光學(xué)元件夾具的高度，通過(guò)如圖6所示 的電動(dòng)才幾組608調(diào)整夾斧反的俯仰。
首先需要保證輸出基頻激光調(diào)節(jié)至滿足預(yù)定性能指標(biāo)理想范圍，此時(shí)在 圖9中無(wú)需在光路中加入倍頻晶體903和玻片914。調(diào)整時(shí)打開(kāi)泵浦源901, 泵浦光入射到激光諧振腔形成振蕩，當(dāng)增益大于損耗時(shí)形成基頻激光輸出， 固體激光器輸出的基頻激光通過(guò)一個(gè)分光比為10%的分光片912進(jìn)行分光， 其中10%的激光透過(guò)分光片912入射到圖像采集裝置(CCD) 907,圖像采 集裝置907采集到光斑圖像，90%的激光由分光片912反射進(jìn)入功率計(jì)906， 功率計(jì)906獲取輸出激光功率，通過(guò)功率計(jì)906和圖像采集裝置907接收到 的信息，控制系統(tǒng)908中的信號(hào)匹配單元將其與預(yù)先設(shè)定的功率值和光斑圖 像進(jìn)行模糊匹配，根據(jù)輸出功率值依次調(diào)節(jié)激光晶體902和輸出鏡905,即 首先對(duì)激光晶體902進(jìn)行前后、上下等方向的調(diào)節(jié)，同時(shí)參考圖像采集裝置 907檢測(cè)到的光斑圖像，光斑圖像越集中越均勻說(shuō)明光束質(zhì)量越好，根據(jù)光 斑圖像及功率控制裝置908中的中央處理單元作出判斷，并發(fā)出針對(duì)各個(gè)調(diào) 節(jié)單元上相應(yīng)調(diào)節(jié)方向上電機(jī)的位移調(diào)整命令，包括調(diào)整方向和調(diào)整的位移 量，所有電動(dòng)機(jī)接收各自的調(diào)整命令并執(zhí)行該命令，當(dāng)獲得一個(gè)較大輸出功 率時(shí)停止調(diào)節(jié)。再對(duì)輸出鏡905進(jìn)行前后、水平等方向的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方法與 上相同，輸出功率又會(huì)得到一個(gè)較大輸出值，返回來(lái)再調(diào)節(jié)激光晶體902, 輸出功率又發(fā)生改變，此時(shí)再調(diào)節(jié)出一個(gè)較大功率值，然后調(diào)節(jié)輸出鏡905獲得一個(gè)輸出功率較大值，按照此方法循環(huán)調(diào)節(jié)，直到獲得最大輸出功率， 停止調(diào)節(jié)。
當(dāng)基頻激光調(diào)整完畢后，若需要輸出倍頻激光，則此時(shí)在激光晶體902
和輸出鏡905之間插入倍頻晶體903,因?yàn)榛l光不能全部轉(zhuǎn)換為倍頻光， 所以會(huì)有極少一部分基頻光輸出，影響倍頻光的功率測(cè)量，這時(shí)需要在分光 鏡與功率計(jì)之間插入一片玻片914,玻片914鍍有對(duì)基頻光高透過(guò)率和對(duì)倍 頻光高反射率的膜系，這時(shí)功率計(jì)913測(cè)得的功率值為輸出的倍頻光功率 值，功率計(jì)906的測(cè)得的功率值為基頻光的功率值。調(diào)節(jié)倍頻晶體903使輸 出的倍頻光功率最大，再重新調(diào)節(jié)輸出鏡905獲得最大倍頻光輸出。按此步 驟循環(huán)工作，直到獲得預(yù)設(shè)功率及光斑質(zhì)量，將光學(xué)元件夾具分別粘固在底 座904上，從上部與調(diào)節(jié)單元脫離，調(diào)整結(jié)束。
晶體903也可為激光晶體與倍頻晶體的粘合體，如果只需獲取基頻光， 晶體903僅為激光晶體，此時(shí)將功率計(jì)913和玻片914撤掉。如果光路中放 置具有光路偏折作用的元件，這時(shí)也需要再加一副如圖9所示的調(diào)整架，在 偏折光路上進(jìn)行調(diào)整。如果是脈沖固體激光器，功率計(jì)相應(yīng)的替換為能量計(jì)。 所有調(diào)整架也可配合同一絲杠，即僅利用一個(gè)絲杠來(lái)調(diào)節(jié)所有的調(diào)節(jié)單元沿 x軸方向的調(diào)節(jié)，相應(yīng)的僅需與絲杠連接一個(gè)電機(jī)即可，此時(shí)為了獨(dú)立控制 每一個(gè)調(diào)整架沿x軸向的移動(dòng)必須加有一個(gè)離合器，固定條上的螺紋孔改為 光滑圓通孔，因此絲杠不能直接帶動(dòng)調(diào)整架移動(dòng)，每一個(gè)調(diào)整架均配有一個(gè) 與絲杠的螺紋相配合的螺母，將離合器固定在調(diào)整架的一側(cè)，離合器通電后 閉合并夾住螺母，此時(shí)絲杠旋轉(zhuǎn)即可帶動(dòng)調(diào)整架沿x軸向移動(dòng)，停止供電， 離合器打開(kāi)并放開(kāi)螺母，調(diào)整架不再跟隨絲杠移動(dòng)。由此可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制每 一個(gè)調(diào)整架沿x軸向的移動(dòng)。所有調(diào)整架也可獨(dú)立配置如圖8所示的調(diào)節(jié)裝 置，利用電機(jī)帶動(dòng)螺旋軸與彈簧配合的頂拉裝置推動(dòng)調(diào)整裝置沿滑桿移動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)x軸方向的位置調(diào)節(jié)。此種結(jié)構(gòu)適用于倍頻轉(zhuǎn)換效率較高的情況，此時(shí) 輸出倍頻光中只摻雜極少量的基頻光，基頻光對(duì)倍頻光的光斑形狀影響甚微
圖10顯示了一種調(diào)整裝置的前后調(diào)節(jié)模塊調(diào)整時(shí)的流程圖，按步驟 1001至1008執(zhí)行結(jié)束后，調(diào)整裝置進(jìn)行下一維的方向調(diào)整。前后調(diào)節(jié)模塊 的調(diào)節(jié)步驟如下1001:先將激光器的光學(xué)元件固定在相應(yīng)的調(diào)節(jié)單元上，對(duì)調(diào)節(jié)單元的 位置進(jìn)行手動(dòng)粗調(diào)，并獲得激光輸出，由此確定激光光學(xué)元件的初始位置；
1002:對(duì)第一光學(xué)元件進(jìn)行試探性的向前調(diào)節(jié)一個(gè)步長(zhǎng)；
1003: ^r測(cè)裝置^r測(cè)到激光光斑和功率；
1004:與前一次調(diào)節(jié)時(shí)記錄的功率值相比較，判斷功率是否增大，若功 率增大，進(jìn)入步驟1006;若功率降低，進(jìn)入步驟1007;
1006:繼續(xù)按原方向向前移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)，然后進(jìn)入步驟1003;
1007:調(diào)整裝置向反方向即向后調(diào)節(jié)到功率最大值處，進(jìn)入步驟1008;
1008:停止此方向的調(diào)節(jié)，進(jìn)入下一調(diào)節(jié)模塊；
1005:與前一次調(diào)節(jié)時(shí)記錄的功率值相比較，若功率值相等，進(jìn)行離散 度計(jì)算，并與前一次的離散度值相比較，若降低，進(jìn)入步驟1007;若增加， 進(jìn)入步驟1006;若相等，進(jìn)入步驟1008。
一種常用的調(diào)整裝置整體調(diào)整的順序，如圖ll所示，按照前后、上下、 水平、俯仰、左右的次序?qū)γ總€(gè)元件依次進(jìn)行調(diào)節(jié)。
圖12是一種激光組裝系統(tǒng)的調(diào)整策略，它包括第一光學(xué)元件1201、第 二光學(xué)元件1202、第三光學(xué)元件1203、第N光學(xué)元件1204。第一光學(xué)元件 1201根據(jù)圖11所示的調(diào)節(jié)順序進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)結(jié)束后，第二光學(xué)元件1202 也根據(jù)圖11所示的調(diào)節(jié)順序進(jìn)行調(diào)節(jié)，同理依次進(jìn)行各個(gè)光學(xué)元件的調(diào)整 直到第N個(gè)光學(xué)元件，若此時(shí)功率值仍沒(méi)有達(dá)到預(yù)定的功率范圍，則返回， 從第一光學(xué)元件1201開(kāi)始進(jìn)行下一輪的五維方向的調(diào)整。
圖13為一種應(yīng)用于直線腔端面泵浦的固體激光器組裝機(jī)構(gòu)的整體工作 示意圖，它可以作為圖9的補(bǔ)充方法。待組裝的所述固體激光器包括泵浦源 1301、激光晶體1302、倍頻晶體1303、輸出鏡1304，組裝系統(tǒng)包括所述激 光晶體1302、倍頻晶體1303、輸出鏡1304對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)單元，以及分光片 1305、圖像采集裝置(CCD) 1306、濾光片1307和功率計(jì)1308。此種結(jié)構(gòu) 中只需要一個(gè)功率計(jì)1308,結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。輸出光經(jīng)分光比為10%的分光 片1305后，10°/。的光透射進(jìn)入圖像采集裝置(CCD) 1306, 4笨測(cè)到光斑圖 像。90%的激光經(jīng)分光片1305反射，在反射光路內(nèi)加入濾光片1307將基頻光過(guò)濾掉，剩下的倍頻光射入功率計(jì)。該種配置下調(diào)整裝置和調(diào)整方法可參
見(jiàn)圖9所示的實(shí)施例。所述濾光片1307是能濾除基頻光而對(duì)倍頻光透過(guò)的 濾光片。
圖14為一種應(yīng)用于直線腔端面泵浦的固體激光器組裝機(jī)構(gòu)的整體工作 示意圖，適合于倍頻轉(zhuǎn)換效率較低的情況。待組裝的固體激光器包括泵浦源 1401、激光晶體1402、倍頻晶體1403、輸出鏡1404，組裝系統(tǒng)包括所述激 光晶體1402、倍頻晶體1403、輸出鏡1404對(duì)應(yīng)的調(diào)整裝置，以及玻片1405、 第一功率計(jì)1406、分光片1407、圖像采集裝置(CCD) 1408和第二功率計(jì) 1409。調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)與圖9的結(jié)構(gòu)相同，調(diào)整方法與圖9也基本相同。玻片 1405鍍有對(duì)基頻光高反射率和對(duì)倍頻光高透過(guò)率的膜系。分光片1407的分 光比為10%。當(dāng)?shù)玫阶畲蠡l光后，在激光晶體1402和輸出鏡1404間加入 倍頻晶體1403，這時(shí)獲得倍頻光輸出，其中必?fù)诫s一定的基頻光，輸出光 經(jīng)過(guò)玻片1405，基頻光被反射進(jìn)入功率計(jì)，功率計(jì)探測(cè)到基頻光功率值， 倍頻光透射，透射的倍頻光經(jīng)過(guò)分光片1407,其中10%的激光透射進(jìn)入圖 像采集裝置(CCD) 1408,另外90%的激光被反射進(jìn)入功率計(jì)1409。此時(shí) 圖像采集裝置(CCD) 1408探測(cè)到的光斑圖像不會(huì)受到基頻光的影響。
圖15為調(diào)整裝置從側(cè)面被懸掛放置時(shí)的夾板的一種結(jié)構(gòu)圖，側(cè)面懸掛 時(shí)，也就是將如圖9所示的滑桿910和911連同所懸掛的調(diào)整架都旋轉(zhuǎn)90 度，即滑桿910和911在xoy平面內(nèi)平行。此時(shí)，調(diào)整架的夾板包括圓孔 1501、 1502和1503,圓孔1504和1506,螺紋孔1505,螺紋孔1507和1508, 夾板腿1509。圓孔1501、 1502和1503均勻分布在夾板的xoy面內(nèi)，或者 多于三個(gè)孔，呈等邊三角形或其它對(duì)稱圖形分布，圓孔1501、 1502和1503 的軸線方向沿z軸方向，其深度小于夾板沿z軸方向的厚度，圓孔1501 、1502、 1503與如圖3所示的固定基板311上相應(yīng)的孔304、 305、 306對(duì)應(yīng)，用于 別扭彈簧，以將夾板與固定基板連接。螺紋孔1505位于夾板yoz面內(nèi)的中 間部分，螺紋孔1505的軸線方向沿x軸方向，其深度小于夾板沿x軸方向 的厚度，螺紋孔1505的螺紋和如圖5所示的渦輪軸503的螺紋配合。圓孔 1504、 1506對(duì)稱分布在夾板yoz面內(nèi)螺紋孔1505的兩側(cè)，圓孔1504、 1506 的軸線方向沿x軸方向，其深度小于夾板沿x軸方向的厚度，圓孔1504、1506和如圖2所示的圓孔204、 205相對(duì)應(yīng)。螺紋孔1507和1508的軸線方 向沿x軸方向，位于夾寺反腿1509的yoz面內(nèi)y軸方向的中間部位，對(duì)稱分 布在兩個(gè)夾板腿1509上。此結(jié)構(gòu)夾板與如圖3所示的夾板功能是相同的， 分別應(yīng)用在不同條件下。
側(cè)面懸掛的優(yōu)點(diǎn)在于，相比于底部采用光學(xué)調(diào)整架支撐元件或從頂部懸 掛夾持而言，基本可實(shí)現(xiàn)在元件的上部和一個(gè)側(cè)面沒(méi)有任何妨礙對(duì)元件進(jìn)行 操作的障礙，便于元件的取放，在自動(dòng)控制調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上更能提高組裝效率。
如圖16所示，顯示了一艮據(jù)光斑;險(xiǎn)測(cè)信號(hào)和功率^r測(cè)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整控制 的控制模塊的示意圖。該控制模塊包括信號(hào)預(yù)處理單元、信號(hào)匹配單元、中 央處理單元，其中，信號(hào)預(yù)處理單元包括功率信號(hào)轉(zhuǎn)換單元、圖像處理子單 元和模式識(shí)別子單元，其中
圖像處理子單元，用于從圖像檢測(cè)裝置即CCD或CMOS中接收?qǐng)D像信 號(hào)，可對(duì)接收?qǐng)D像進(jìn)行非失真調(diào)整優(yōu)化，優(yōu)化處理為易于識(shí)別的光斑圖像信 號(hào)，方便進(jìn)一步進(jìn)行識(shí)別處理；
模式識(shí)別子單元，用于進(jìn)一步將光斑圖像信號(hào)識(shí)別為對(duì)應(yīng)的激光模式， 或者識(shí)別為對(duì)應(yīng)的質(zhì)量等級(jí)，此種識(shí)別是可根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得 出的結(jié)果進(jìn)行模糊匹配來(lái)得到；例如，可以先將所接收的光斑圖像進(jìn)行灰度 處理、圖像識(shí)別等圖像處理后，通過(guò)匹配確定光斑圖形為可識(shí)別出的圖形式 樣，并進(jìn)一步計(jì)算得到激光光斑的圖形面積；
功率信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，用于從功率檢測(cè)裝置中接收功率檢測(cè)值，由于不同 功率檢測(cè)裝置的量程不同或同一檢測(cè)裝置在不同模式下量程單位也可能不 同，或者需要將功率參數(shù)轉(zhuǎn)換為調(diào)整策略所需的參數(shù)值，例如將功率轉(zhuǎn)換為 能量值，因此為了適應(yīng)各種功率檢測(cè)裝置，由功率信號(hào)轉(zhuǎn)換單元對(duì)功率信號(hào) 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為信號(hào)匹配單元能夠識(shí)別的功率相關(guān)信號(hào)。
信號(hào)匹配單元，用于將經(jīng)過(guò)信號(hào)預(yù)處理單元預(yù)處理的光斑信號(hào)和功率信 號(hào)與比較信號(hào)值進(jìn)行模糊匹配，判斷是否滿足預(yù)定參數(shù)范圍。
所述調(diào)整過(guò)程可以按激光脈沖周期進(jìn)行周期性調(diào)整，也可以由控制信號(hào) 匹配中央處理單元，在調(diào)整完畢后觸發(fā)來(lái)發(fā)出脈沖光進(jìn)行觸發(fā)式調(diào)整?；谏鲜龅目焖俳M裝固體激光器的系統(tǒng)，本實(shí)用新型還進(jìn)一步提供一種 快速組裝固體激光器的方法，用于實(shí)現(xiàn)諸如固體激光器的快速組裝制造。如
圖17所示，包括如下步驟
步驟1701:首先將組裝固體激光器時(shí)需要調(diào)節(jié)的光學(xué)或光電元件固定 于光學(xué)元件夾具上，并將光學(xué)元件夾具固定在調(diào)整裝置的夾板凹槽內(nèi)；
步驟1702:將各個(gè)調(diào)整裝置沿支撐裝置的滑桿配置在光路上的適當(dāng)位 置，手動(dòng)粗調(diào)至激光輸出狀態(tài)；
步驟1703:檢測(cè)裝置對(duì)激光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)參數(shù)送至控制裝
置；
步驟1704:控制裝置根據(jù)檢測(cè)參數(shù)判斷是否滿足激光輸出性能，若滿 足則停止調(diào)整，轉(zhuǎn)至步驟1706,否則生成調(diào)整命令發(fā)送至調(diào)整裝置；
步驟1705:調(diào)整裝置按照控制裝置的調(diào)整命令對(duì)所夾持的元件進(jìn)行調(diào) 整，并返回步驟1703;
步驟1706:將光學(xué)元件通過(guò)光學(xué)元件夾具固定在底座上后，撤去用于 夾持該元件的調(diào)整裝置。
上述快速組裝方法進(jìn)行固體激光器組裝時(shí)的具體操作步驟，可參照?qǐng)D9 的示意圖及詳細(xì)調(diào)整步驟。
在步驟1703中，檢測(cè)裝置對(duì)激光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)的參量可以包 括激光光斑信息和^t光輸出功率值，并將每次所得光斑信息和功率信息送至 控制裝置；
步驟1704中，控制裝置根據(jù)收到的光斑信息和功率信息進(jìn)行處理，通 過(guò)圖像灰度處理、圖像識(shí)別等步驟獲取光斑灰度值，再由光斑灰度值獲得激 光離散度信息，所述激光離散度信息可用于表征激光的離散度和均勻度信 息，即離散度越低則激光均勻度越大，激光光斑質(zhì)量越好。
調(diào)整時(shí)，所釆用的調(diào)整策略為先調(diào)整某一元件而固定其它元件，調(diào)整該 元件至激光輸出功率離散度最低即激光功率最大即可，然后調(diào)節(jié)另一元件而 固定其它元件繼續(xù)調(diào)節(jié)至激光功率最大，如此調(diào)節(jié)每一元件，所有元件調(diào)節(jié) 完畢后再重新進(jìn)行下一輪調(diào)節(jié)，直至光斑形狀和激光功率滿足預(yù)定參數(shù)指標(biāo)。
在每一調(diào)整裝置的每一調(diào)整方式下的調(diào)節(jié)，可設(shè)定初始步長(zhǎng)采用嘗試法 來(lái)確定調(diào)整方向，例如左右調(diào)節(jié)時(shí)，可先按特定步長(zhǎng)向左調(diào)節(jié)，若輸出光功 率增加，則按此方向及步長(zhǎng)繼續(xù)調(diào)整，必要時(shí)可以降低步長(zhǎng)以增加調(diào)整精度； 若輸出光功率值降低，則調(diào)回到功率最大值位置然后進(jìn)行下一維度的調(diào)節(jié)， 必要時(shí)可以降低步長(zhǎng)以增加調(diào)整精度；如此反復(fù)調(diào)節(jié)直至檢測(cè)到功率及光斑 參數(shù)滿足預(yù)定要求，待五維調(diào)節(jié)均采用上述方法調(diào)整完畢后，若輸出功率仍 未達(dá)到預(yù)設(shè)功率范圍，則進(jìn)行下一輪的五維方向調(diào)整。若以激光離散度為判 斷標(biāo)準(zhǔn)，則可轉(zhuǎn)換為該離散度參數(shù)進(jìn)行判斷。
本實(shí)用新型因?yàn)槭顾须妱?dòng)機(jī)通過(guò)導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接，所以可
以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)控制高精度調(diào)整和快速組裝；在調(diào)整結(jié)束后，調(diào)整裝置可以通過(guò)
簡(jiǎn)單拆卸從上部或側(cè)面撤出去，從而不破壞已調(diào)整好的激光器裝置，操作簡(jiǎn)
單且易于實(shí)現(xiàn)；本裝置可實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)化作業(yè)，提高裝調(diào)效率與裝調(diào)精度， 此技術(shù)具有很高的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。
激光器有很多性能指標(biāo)，針對(duì)不同用途，其性能指標(biāo)的要求不同，本實(shí) 用新型的快速組裝設(shè)備的系統(tǒng)及方法，還可用于多種固體激光器組裝系統(tǒng)， 例如可以應(yīng)用于組裝端面泵浦的或者側(cè)面泵浦的直線腔、"V"型腔、"Z" 型腔、循環(huán)腔等不同腔型結(jié)構(gòu)的激光器，以及單路泵浦和多路同時(shí)泵浦的激 光器。
本文所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新 型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。因此，
凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)以及更 新等等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種用于組裝固體激光器的系統(tǒng)，包括調(diào)整裝置、檢測(cè)裝置和控制裝置，所述調(diào)整裝置與所述控制裝置相連接，用于調(diào)整固體激光器元件的位置；所述檢測(cè)裝置與所述控制裝置相連接，用于接收所述固體激光器輸出的激光；所述控制裝置根據(jù)所述檢測(cè)裝置接收的激光，控制所述調(diào)整裝置，對(duì)固體激光器元件的位置進(jìn)行調(diào)整。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝固體激光器的系統(tǒng)，其特征在于，所 述調(diào)整裝置包括至少一個(gè)可以在至少一種方向上調(diào)節(jié)所述固體激光器元 件位置的調(diào)節(jié)單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組裝固體激光器的系統(tǒng)，其特征在于，所 述方向包4舌上下方向、左右方向、前后方向、水平偏轉(zhuǎn)方向和俯仰方向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝固體激光器的系統(tǒng)，其特征在于，所 述檢測(cè)裝置由功率計(jì)、能量計(jì)和圖像采集裝置中的至少 一種組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組裝固體激光器的系統(tǒng)，其特征在于，所 述檢測(cè)裝置還包括將所述固體激光器輸出的激光分成兩束或多束的分光 裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的組裝固體激光器的系統(tǒng)，其特征在于，所 述分光裝置包括分光片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的組裝固體激光器的系統(tǒng)，其特征在于， 所述固體激光器輸出的激光中包含基頻光和倍頻光，所述分光裝置還包括 用于對(duì)所述基頻光或倍頻光進(jìn)行過(guò)濾的濾光片。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的組裝固體激光器的系統(tǒng)，其特征在于， 所述固體激光器輸出的激光信號(hào)中包含基頻光和倍頻光，所述分光裝置還 包括用于將所述基頻光和倍頻光分離的玻片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的組裝固體激光器的系統(tǒng)，其特征在于，所 述玻片鍍有對(duì)應(yīng)所述基頻光的高反膜和對(duì)應(yīng)所述倍頻光的增透膜，或者所 述玻片鍍有對(duì)應(yīng)所述倍頻光的高反膜和對(duì)應(yīng)所述基頻光的增透膜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝固體激光器的系統(tǒng)，其特征在于，所 述控制裝置包括信號(hào)匹配單元，用于將檢測(cè)裝置接收到的激光信號(hào)與比較信號(hào)進(jìn)行匹 酉己—t匕庫(kù)交；中央處理單元，用于根據(jù)信號(hào)比較單元的比較結(jié)果，控制所述調(diào)整裝 置如何調(diào)整固體激光器元件的位置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的組裝固體激光器的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置還包括信號(hào)預(yù)處理單元，對(duì)所述檢測(cè)裝置接收的激光信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，所述 信號(hào)比較單元將所述預(yù)處理的結(jié)果與比較信號(hào)進(jìn)行比較和匹配。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的組裝固體激光器的系統(tǒng)，其特征在于， 所述信號(hào)預(yù)處理單元包括圖像處理子單元和模式識(shí)別子單元；所述圖像處理子單元用于將所述檢測(cè)裝置接收到的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為 光斑圖像信號(hào)；所述模式識(shí)別子單元用于識(shí)別所述光斑圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的激光光斑模 式或圖形模式。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種組裝固體激光器的系統(tǒng)，包括調(diào)整裝置、檢測(cè)裝置和控制裝置，所述調(diào)整裝置用于調(diào)整固體激光器元件的位置；所述檢測(cè)裝置用于接收所述固體激光器輸出的激光；所述控制裝置根據(jù)所述檢測(cè)裝置接收的激光，控制所述調(diào)整裝置，對(duì)固體激光器元件的位置進(jìn)行調(diào)整；采用本技術(shù)方案，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的操作繁瑣、效率低、精度低的缺點(diǎn)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)的操作人員就可以快速、高效地組裝得到高精度的激光器。因而，本實(shí)用新型所提供的組裝系統(tǒng)及方法具有極高工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H01S3/00GK201260019SQ20082007933
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者葉成偉, 華 成, 濤 房, 勇 畢, 斌 王, 賈中達(dá), 光 鄭, 閔海濤 申請(qǐng)人:北京中視中科光電技術(shù)有限公司;中國(guó)科學(xué)院光電研究院