技术领域
[0001] 本
发明属于激光技术领域，涉及一种具有双棱镜调整架的光学谐振腔及光路调节方法。
背景技术
[0002] 在激光领域中，
激光器稳定性一直是十分关心的性能。腔镜和其它元件的稳定性能够直接影响到激光器输出
频率、输出功率及偏振态等参数的稳定性。在激光器搭建、工作及运输等过程中，环境的震动对激光器的稳定性都会产生影响。为了减小这种影响，常用的手段是将腔镜固定死，并在其中添加光学调整架，将光路调节的任务交给调整架，所以调整架就显得尤为重要。普通的调整架是通过旋钮改变镜子的倾斜
角度，从而调节光路。这种调整架存在的问题是旋钮小的改变会使光路发生较大变化。具体表现为：
[0003] 1.小的震动引起的旋钮位移会使光路发生较大的改变，从而影响激光器的稳定性；
[0004] 2.为了调节激光器工作状态，常常要进行微调。而传统调
整经常会“调过”，给精细调节光路带来很大的麻烦。
[0005] 3.若用胶封住旋钮，由于涂胶过程中的操作问题，如涂胶不均匀，会使光路发生改变，影响激光性能。
发明内容
[0006] 针对上述问题，本发明提供了一种具有双棱镜调整架的光学谐振腔及光路调节方法，以解决上述技术问题之一。
[0007] 根据本发明的第一实施方式，本发明提供的一种具有双棱镜调整架的光学谐振腔，包括：
[0008] 光学谐振腔1，包括固定的两个腔镜，其中一个作为反射镜11，另一个作为输出镜12，两个腔镜均用胶固定于侧面的镜架上；
[0009] 双棱镜调整架2，位于所述光学谐振腔中，用于调节所述光学谐振腔中的光路；所述双棱镜调整架包括两个独立同轴旋转的楔形棱镜21，所述楔形棱镜21中心与所述两个腔镜中心在同一条
水平直线上，所述两个腔镜镜面平行并垂直于光轴，所述两楔形棱镜21均可360°独立旋转，可使光束在一定锥形角度范围内可调。
[0010] 可选的，所述双棱镜调整架2包括：
[0011] 镜架22，设置于所述光学谐振腔1内，用于独立
支撑所述两楔形棱镜21；
[0012]
电机23，由外接设备控制，在所述外接设备的控制下驱动所述镜架22独立旋转；
[0013] 支撑架24，用于支撑所述镜架22及两楔形棱镜21。
[0014] 可选的，所述镜架22包括两个圆形镜框，两个圆形镜框分别独立支撑所述两楔形棱镜21；其中，一个圆形镜框边缘周向包括“凸”形结构，另一个圆形镜框边缘周向包括“凹”型滑槽，两个圆形镜框通过凹凸配合，实现滑动连接。
[0015] 可选的，所述电机23为两个，分别独立连接于所述两个圆形镜框，在所述外接设备的控制下驱动所述两个圆形镜框独立同向或反向旋转。
[0016] 可选的，对于可见光波段，所述两楔形棱镜采用如下任一材料制作：
硅酸盐、
硼酸盐、
磷酸盐、氟化物和硫系化合物；
[0017] 对于红外波段，所述两楔形棱镜采用
石英玻璃制作；
[0018] 对于紫外波段，所述两楔形棱镜采用如下任一材料制作：如溴化钠、氟化锂。
[0019] 根据本发明的第二实施方式，本发明提供的一种利用如上任一所述具有双棱镜调整架的光学谐振腔进行光路调节的方法，包括如下步骤：
[0020] 步骤一、设置光学谐振腔1，调节所述光学谐振腔1的两个腔镜使其平行，将两个腔镜均用胶固定于侧面的镜架上；
[0021] 步骤二、将双棱镜调整架2设置于所述光学谐振腔中，使所述楔形棱镜21中心与所述两个腔镜中心在同一条水平直线上，所述两个腔镜镜面平行并垂直于光轴；
[0022] 步骤三、控制所述两楔形棱镜同向同速旋转，光束在垂直于旋
转轴的平面上沿圆形轨迹运动；控制所述两楔形棱镜逆向同速旋转，光束在垂直于
旋转轴的平面上沿直线轨迹运动；
[0023] 步骤四、重复所述步骤三，使光束在全锥角内调整，直至光束到达轴心
位置。
[0024] 可选的，所述步骤三包括：
[0025] 将所述两楔形棱镜调至偏折角最大；
[0026] 先控制所述两楔形棱镜同向同速旋转，使光束在垂直于旋转轴的平面上沿圆形轨迹运动，形成一个360°的圆；再控制所述两楔形棱镜逆向同速旋转，光束在垂直于旋转轴的平面上沿直线轨迹运动，让光束渐渐向轴心靠拢。
[0027] 可选的，所述将所述两楔形棱镜调至偏折角最大包括：将所述两楔形棱镜角度调至偏折角相差180°。
[0028] 可选的，所述使光束在全锥角内调整，直至光束到达轴心位置，包括：
[0029] 控制所述两楔形棱镜反向同速旋转的角度，使光束在全锥角内调整，直至光束到达轴心位置，其中，向轴心靠拢的步长跟调节角度成正比关系。
[0030] 可选的，所述使光束在全锥角内调整中，所述全锥角的最大角度为两楔形棱镜倾角和的一半。
[0031] 本发明的有益效果：本发明提供的一种运用双棱镜作为调整架的光学谐振腔，运用于激光领域。它包括两面固定的腔镜、一个双棱镜调整架以及其它支撑结构。腔镜、双棱镜以及其它光学元件中心在同一水平直线上。双棱镜调整架位于两个腔镜的内侧，起到调节光路的作用。相较于传统的调整架，双棱镜调整架的稳定性更好，抗震效果更好，并且由于调节的方式不同，能够更为精细的调节光路。主要用于提高激光器的稳定性并使得激光器光路能够精细调节。
附图说明
[0032] 为了更清楚地说明本发明
实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033] 图1为本发明实施例谐振腔结构示意图。
[0034] 图2是本发明双棱镜调整架结构示意图。
[0035] 图3是本发明双棱镜调整架控制结构示意图。
[0036] 图4是本发明双棱镜调整架调整角度结构示意图。
[0037] 图5是本发明双棱镜旋转过程结构示意图。
具体实施方式
[0038] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039] 下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
[0040] 如图1所示，根据本发明的第一实施方式，本发明提供的一种具有双棱镜调整架的光学谐振腔，包括：
[0041] 光学谐振腔1，包括固定的两个腔镜，其中一个作为反射镜11，另一个作为输出镜12，两个腔镜均用胶固定于侧面的镜架上；
[0042] 双棱镜调整架2，位于所述光学谐振腔中，用于调节所述光学谐振腔中的光路；所述双棱镜调整架包括两个独立同轴旋转的楔形棱镜21，所述楔形棱镜21中心与所述两个腔镜中心在同一条水平直线上，所述两个腔镜镜面平行并垂直于光轴，所述两楔形棱镜21均可360°独立旋转，可使光束在一定锥形角度范围内可调。
[0043] 可选的，如图2所示，所述双棱镜调整架2包括：
[0044] 镜架22，设置于所述光学谐振腔1内，用于独立支撑所述两楔形棱镜21；
[0045] 电机23，由外接设备控制，在所述外接设备的控制下驱动所述镜架22独立旋转；
[0046] 支撑架24，用于支撑所述镜架22及两楔形棱镜21。
[0047] 可选的，所述镜架22包括两个圆形镜框，两个圆形镜框分别独立支撑所述两楔形棱镜21；其中，一个圆形镜框边缘周向包括“凸”形结构，另一个圆形镜框边缘周向包括“凹”型滑槽，两个圆形镜框通过凹凸配合，实现滑动连接。
[0048] 可选的，所述电机23为两个，分别独立连接于所述两个圆形镜框，在所述外接设备的控制下驱动所述两个圆形镜框独立同向或反向旋转。
[0049] 可选的，对于可见光波段，所述两楔形棱镜采用如下任一材料制作：
硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、氟化物和硫系化合物；
[0050] 对于红外波段，所述两楔形棱镜采用石英玻璃制作；
[0051] 对于紫外波段，所述两楔形棱镜采用如下任一材料制作：如溴化钠、氟化锂。
[0052] 双棱镜调整架主要结构如图3所示，它是由两个共轴独立旋转的棱镜组成。通过改变两个棱镜的旋转角度能够有效地改变经过调整架后光束的方向。实际上棱镜的倾角、厚度、旋转角度、材料、两个棱镜之间的间距以及腔内激光
波长等参数对光线轨迹都有影响。通过适当调节这些参数能够使得棱镜旋转较大角度时，光束偏转的角度很小。比如，当两个棱镜的倾角为1°时，任意旋转两个棱镜得到的光束偏转角的最大差值约为2°。所以当旋转角有微小变动时，引起的光路的改变并不大。为了进一步减小这种变动造成的影响，在调好光路之后用胶封死。另外，环境的震动，绝大多数是左右或者上下这种平移震动，而不是旋转震动。普通的调整架对这种震动比较敏感，而双棱镜调整架则并不敏感。
[0053] 双棱镜调整架对光束方向的调节与普通的调整架是不相同的。光线经过双棱镜之后，随着两个棱镜旋转，光束也做对应的旋转，可以将这种旋转分解为两个过程。第一个过程是光束绕谐振腔轴心的旋转，对应的是第一个棱镜的旋转；第二个过程是光束绕第一个过程过后的光束旋转，对应的是第二个棱镜的旋转。
[0054] 双旋转棱镜控制关系示意图。电机可以单独控制两个楔形棱镜同轴旋转，即可顺
时针旋转也可逆时针旋转。通过电脑向电机输入参数可以控制两个棱镜是否旋转，旋转方向以及旋转速度。
[0055] 根据本发明的第二实施方式，本发明提供的一种利用如上任一所述具有双棱镜调整架的光学谐振腔进行光路调节的方法，包括如下步骤：
[0056] 步骤一、设置光学谐振腔1，调节所述光学谐振腔1的两个腔镜使其平行，将两个腔镜均用胶固定于侧面的镜架上；
[0057] 步骤二、将双棱镜调整架2设置于所述光学谐振腔中，使所述楔形棱镜21中心与所述两个腔镜中心在同一条水平直线上，所述两个腔镜镜面平行并垂直于光轴；
[0058] 步骤三、控制所述两楔形棱镜同向同速旋转，光束在垂直于旋转轴的平面上沿圆形轨迹运动；控制所述两楔形棱镜逆向同速旋转，光束在垂直于旋转轴的平面上沿直线轨迹运动；
[0059] 步骤四、重复所述步骤三，使光束在全锥角内调整，直至光束到达轴心位置。
[0060] 可选的，如图3所示，所述步骤三包括：
[0061] 将所述两楔形棱镜调至偏折角最大；
[0062] 先控制所述两楔形棱镜同向同速旋转，使光束在垂直于旋转轴的平面上沿圆形轨迹运动，形成一个360°的圆；再控制所述两楔形棱镜逆向同速旋转，光束在垂直于旋转轴的平面上沿直线轨迹运动，让光束渐渐向轴心靠拢。如图4所示。
[0063] 可选的，所述将所述两楔形棱镜调至偏折角最大包括：将所述两楔形棱镜角度调至偏折角相差180°。
[0064] 可选的，所述使光束在全锥角内调整，直至光束到达轴心位置，包括：
[0065] 控制所述两楔形棱镜反向同速旋转的角度，使光束在全锥角内调整，直至光束到达轴心位置，其中，向轴心靠拢的步长跟调节角度成正比关系。
[0066] 可选的，所述使光束在全锥角内调整中，所述全锥角的最大角度为两楔形棱镜倾角和的一半。
[0067] 如图5所示，通过双旋转棱镜后，光束能够在全锥角内调整，调整的最大角度约为两楔形棱镜倾角和的一半。当两棱镜同向同速旋转时，光束在垂直于旋转轴的平面上相当于是在画圆。而当两棱镜逆向同速旋转时，光束在该平面上相当于在画直线。
[0068] 通过画圆和画直线操作能够实现该全锥角内无死角扫描。具体操作方法为：先将双旋转棱镜调至偏折角最大的情况，即两个棱镜角度刚好相差180°的情况；在该情况下画一个360°的圆，实现该角度情况下的扫描；接着画直线，让光束稍微向轴心靠拢，具体角度可自行设计；再在该角度上画360°的圆，并重复以上操作，直至光束到达轴心位置。该过程中，每一步向轴心靠拢的步长可自行调节，调节方法为控制两旋转棱镜反向同速旋转的角度，角度大则步长大，反之亦然。
[0069] 本发明提供的一种运用双棱镜作为调整架的光学谐振腔，运用于激光领域。它包括两面固定的腔镜、一个双棱镜调整架以及其它支撑结构。腔镜、双棱镜以及其它光学元件中心在同一水平直线上。双棱镜调整架位于两个腔镜的内侧，起到调节光路的作用。相较于传统的调整架，双棱镜调整架的稳定性更好，抗震效果更好，并且由于调节的方式不同，能够更为精细的调节光路。主要用于提高激光器的稳定性并使得激光器光路能够精细调节。
[0070] 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模
块来实现本实施例方案的目的。
[0071] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助
软件加必需的通用
硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对
现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，
服务器，或者网络设备等执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0072] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
