一种准分子激光器虚焦点定位装置的制作方法

1.本实用新型属于光学器件技术领域，尤其涉及一种准分子激光器虚焦点定位装置。

背景技术：

2.准分子激光器的光束包含一定的发散角，且激光器内部光路非常长，激光光束如果聚焦位置在其内部光学元件上，可能会导致该光学元件上的光能量密度很大，光学元件就会产生损伤。因此，为避免激光束在光学元件上聚焦，需要对激光器虚焦点位置进行准确测量，以提高光学元件的防护，延长光学元件使用寿命。
3.然而，目前对准分子激光脉光束虚焦点位置定位的主要方式是单纯依靠调试者个人主观的工作经验对光学元件进行相关位置调整而完成。调试者自身的工作经验、个人的技术素质、当时的工作环境、主观判断完成光路调整，均成为准分子激光虚焦点精确定位的工作易错点。并且在人为因素的干扰下，定位激光光束虚焦点位置需要反复调试，但整个工作需要在氮气密封环境下进行，工作繁琐且定位不准确。因此，为克服以上现有存在的技术缺陷，有必要提供一种结构简单合理，可实现精确自动调节定位，操作快速便捷的激光器虚焦点精确定位装置。

技术实现要素：

4.为解决背景技术中提及的技术问题，本实用新型提供的一种准分子激光器虚焦点定位装置，以解决现有技术中准分子激光器虚焦点位置难定位的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型的一种准分子激光器虚焦点定位装置的具体技术方案如下：
6.本实用新型的一个方面，提供一种准分子激光器虚焦点定位装置，包括：沿准分子激光器发射的激光的传输方向依次包括衰减组件、聚焦透镜和接收器，所述准分子激光器发出的激光分别经衰减组件的衰减和所述聚焦透镜的成像后被所述接收器捕获，所述接收器沿着所述激光光轴方向靠近或远离所述聚焦透镜，以根据接收器的成像参数确定所述准分子激光器的虚焦点位置。
7.进一步地，所述衰减组件包括可旋转的高反镜，通过调节所述高反镜的角度，控制透过所述高反镜的光的衰减变化。
8.进一步地，所述衰减组件还包括旋转支架，所述高反镜安装在所述旋转支架上，通过所述旋转支架的旋转来调节所述高反镜在光路中的角度。
9.进一步地，所述衰减组建密封在第一箱体中，所述聚焦透镜和接收器密闭在第二箱体中，所述第一箱体和所述第二箱体通过导光管密闭连接。
10.进一步地，所述装置还包括上位机，所述上位机对所述接收器接收的光束的能量进行分析，并根据分析结果分别产生所述衰减组件的旋转指令和所述接收器的移动指令。
11.进一步地，所述装置还包括旋转控制器，所述旋转控制器设置在所述第一箱体的
底部，所述旋转控制器接收到所述上位机的旋转指令，控制所述衰减组件进行旋转调节。
12.进一步地，所述装置还包括移动控制器，所述移动控制器设置在所述第二箱体的底部，所述移动控制器接收到所述上位机的移动指令，控制所述接收器沿着激光光轴方向靠近或远离所述聚焦透镜。
13.进一步地，所述接收器包括ccd相机和移动平台，所述ccd相机可移动地设置在所述移动平台上，所述移动控制器根据所述移动指令控制所述ccd相机在所述移动平台上移动。
14.本实用新型所述的准分子激光器虚焦点定位装置，通过控制接收器的移动确定光束最小位置，进而确定激光器虚焦点位置，光束最小位置可通过接收器的移动进行精确定位，避免人为因素，定位更为准确。
15.此外，本实用新型的准分子激光器虚焦点定位装置，通过将组件密封在不同的箱体中，减小了检测装置的体积，并且解决了聚焦透镜、高反镜必须始终保持在氮气环境中进行测试问题，不用反复开盖调整光路，节约了氮气资源，保护了聚焦透镜、高反镜等光学表面，防止因空气污染造成聚焦透镜和高反镜的损伤。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例的一种准分子激光器虚焦点定位装置的结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例的准分子激光器虚焦点定位装置密闭在箱体中的外结构示意图；
18.图3为本实用新型实施例的准分子激光器虚焦点定位装置密闭在箱体中的详细结构图；
19.图4为本实用新型实施例的第一箱体的结构示意图；
20.图5为本实用新型实施例的第二箱体的结构示意图；
21.图6为本实用新型实施例的一种准分子激光器虚焦点定位方法的流程图。
具体实施方式
22.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术
语在本实用新型中的具体含义。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
25.本实用新型实施例的准分子激光器虚焦点定位装置能够通过调节衰减组件来调节接收器接收的光束能量，从而使得本装置能够适配多种接收器。另外，通过聚焦透镜和接收器之间的位置调节，来实现对准分子激光器的虚焦点位置的确定。
26.实施例一：
27.图1示意性示出了一种准分子激光器虚焦点定位装置的结构示意图。如图1所示，本实施例的准分子激光器虚焦点定位装置，包括沿准分子激光器发射的激光的传输方向依次包括衰减组件10、聚焦透镜20和接收器30，准分子激光器发出的激光分别经衰减组件10的衰减和聚焦透镜20的成像后被接收器捕获，接收器沿着激光光轴方向靠近或远离所述聚焦透镜，以根据接收器的成像参数确定准分子激光器的虚焦点位置。
28.具体地，通过衰减组件10对准分子激光器的输出激光的能量进行调节，输出的激光能够被接收器接收后清晰成像，并且不会由于光束能量过高对接收器造成损坏。
29.本实施例中，高反镜正对光束时，光束反射率较高，可有效保护接收器；高反镜偏转一定角度后，光束反射率较低，接收器成像比较清晰。通过调节高反镜的角度，能够实现精确测量的同时，有效保护接收器。
30.通过衰减组件10后的激光，被聚焦透镜20成像，接收器通过位置移动，在移动过程中实现对成像后激光光束最小位置测量，即光束最小位置精确定位，从而确定激光器的虚焦点位置。
31.在进一步的实施例中，由于测试需要在氮气环境中进行，因此，将衰减组件10密封在第一箱体中，将聚焦透镜20和接收器30密闭在第二箱体中。
32.图2为本实用新型实施例的准分子激光器虚焦点定位装置密闭在箱体中的外结构示意图，图3为本实用新型实施例的准分子激光器虚焦点定位装置密闭在箱体中的详细结构图，如图2和3所示，在第一箱体1中上，设置有进光口窗口片11，用于输入准分子激光器发出的激光，并且在第一箱体1的侧边设置有第一氮气进气口12和第二氮气出气口13。在第二箱体2上，设置有第二氮气进气口21和第二氮气出气口22，并且第一箱体1和第二箱体2通过导光管3连通，导光管3既用于将第一箱体1和第二箱体2中的氮气连通，又用于作为光通道，将第一箱体1的出射光传输到第二箱体2。通过第一箱体1和第二箱体2对本实施例的各个部件的密封，能够实现在氮气环境下的测量。同时，由于各个部件在对不同的准分子激光器进行测量时，其光路不同，并且光路比较长，因此设置成两个箱体，能够减小装置的体积，同时在维护过程中，两个箱体分别维护，能够避免氮气的浪费。
33.在又一个实施例中，如图1所示，准分子激光器虚焦点定位装置还包括上位机40，上位机40对接收器30接收的光束的能量进行分析，并根据分析结果分别产生衰减组件的旋转指令和接收器的移动指令，以对衰减组件10和接收器30进行调节。
34.实施例二：
35.在实施例一的基础上，对衰减组件、聚焦透镜和接收器的选型以及各组件的位置排布做具体说明。
36.如图3-5所示，衰减组件10包括可旋转的高反镜41，通过调节高反镜41的角度，控制透过高反镜41的光的衰减变化。
37.具体地，在第一箱体1中，高反镜41固定在旋转支架42上，并且在第一箱体1的底部51上设置旋转控制器52，旋转控制器52接收到上位机40的旋转指令后，驱动旋转支架的旋转来调节高反镜41在光路中的角度。
38.准分子激光器出射的激光光束经进光口窗口片11进入第一箱体1，在第一箱体1中，通过旋转控制器52带动旋转支架的旋转，来调节高反镜41的角度，从而调节激光光束入射高反镜41的夹角，光束在不同的角度有不同的透过率，实现激光能量的衰减变化调节。
39.进一步地，从第一箱体1出射的激光，通过导光管3入射到第二箱体2中，在第二箱体2中，激光入射到聚焦透镜20上进行成像。如图5所示，聚焦透镜20通过透镜支架61固定在第二箱体2的箱底。
40.接收器30可以使用ccd相机，如图4所示，接收器30具体包括ccd相机7和移动平台82，ccd相机7通过底座81固定在移动平台82上，通过移动控制器83控制移动平台82的移动，来调节ccd相机7与聚焦透镜20之间的距离。
41.具体地，移动控制器83设置在第二箱体2的底部，移动控制器83接收到上位机40的移动指令后，控制移动平台81沿着激光光轴方向靠近或远离聚焦透镜，从而实现调节聚焦透镜20与ccd相机7之间的距离。
42.本实施例中，激光能量衰减变化调节的实现路径为，通过旋转支架对高反镜的角度进行调节，从而调节光束入射到高反镜的入射角度，以实现高反镜的出射光束的能量大小的控制，从而获得一个理想的光束能量，以满足接收器对光束能量的要求。如接收器使用ccd相机，则可以将光束能量调节到光束功率为2w。
43.激光光束透过高反镜后，经过导光管从第一箱体进入到第二箱体，照射到聚焦透镜上，聚焦透镜位置保持不动，激光光束通过聚焦透镜聚焦，最终在ccd相机上成像，ccd相机固定在底座上，通过控制底座在移动平台上位置，实现对激光光束最小位置测量，即光束最小位置精确定位，从而确定激光器的虚焦点位置。
44.进一步地，本实施例中ccd相机接收光束后，将光束参数反馈到上位机上，上位机对光束入射能量值进行分析，得到高反镜的旋转指令和ccd相机的移动指令，将旋转指令传输到旋转控制器上，来对高反镜进行角度调节。ccd相机的移动指令传输到移动控制器上，来对ccd相机的位置进行调节。
45.在本实施例中，在对准分子激光器虚焦点位置进行定位时，先根据ccd相机接收的光束调节高反镜的角度，当高反镜位置稳定后，锁死高反镜位置，光束经过聚焦透镜在ccd相机上成像。高反镜位置锁死后，上位机发出移动指令控制ccd相机的移动，在ccd相机的移动过程中，ccd相机将采集到的图像反馈给上位机，上位机记录此次移动过程中光束最小位置，从而实现通过移动ccd相机以检测光束的最小位置。当达到光束最小位置后，根据ccd相机所移动的距离反馈到上位机进行焦距的计算。改变激光器出光工况后，光束发散角会发生一定的变化，同时虚焦点位置会发生变化，在不改变高反镜和聚焦透镜位置的前提下，上位机发出重复操作指令，重复上述控制电控平移台操作即可完成全工况测量工作，从而实现对虚焦点位置的确定。
46.本实施例中，几何光学虚焦点一般测量原理为通过测量激光光束经过透镜后的最小位置，再根据高斯公式，即可推算虚焦点位置，其计算公式如下：高斯公式：
47.其中，l
*
为ccd到与聚焦透镜光心的距离，即l
*
为像距；l为所要的激光器光束的虚焦点位置到聚焦透镜光心的距离；f
*
为透镜的焦距。
48.因此，根据接收器接收的光束参数以及接收器的移动位置参数，能够计算准分子激光器的虚焦点位置。
49.实施例三
50.本实施例中，使用上述实施例的准分子激光器虚焦点定位装置进行准分子激光器虚焦点定位，如图6所示，其具体使用方法包括：
51.s10、实时获取所述接收器接收的准分子激光器发射的激光经过衰减组件和聚焦透镜后的成像参数；
52.s20、判断所述成像参数是否满足预设的成像条件；
53.s30、是则记录所述接收器与所述聚焦透镜之间的距离，根据所述距离和聚焦透镜的焦距确定所述准分子激光器的虚焦点位置；
54.s40、否则调节所述接收器与所述聚焦透镜之间的距离，返回执行步骤s10。
55.在进一步的实施例中，在步骤s10之后还包括：
56.s101、根据所述接收器接收的光束能量，调节所述衰减组件的角度。
57.本实用新型所述的准分子激光器虚焦点定位装置，整个使用过程只需要搭建一次光路，优化了检测工艺流程，提高了测试效率。
58.另外，本实用新型的准分子激光器虚焦点定位装置，通过控制接收器(ccd相机)的移动确定光束最小位置，进而确定激光器光束虚焦点位置，光束最小位置可通过接收器的移动进行精确定位，避免人为因素，定位更为准确。
59.此外，本实用新型的准分子激光器虚焦点定位装置，通过将组件密封在不同的箱体中，减小了检测装置的体积，并且解决了聚焦透镜、高反镜必须始终保持在氮气环境中进行测试问题，不用反复开盖调整光路，节约了氮气资源，保护了聚焦透镜、高反镜等光学表面，防止因空气污染造成聚焦透镜和高反镜的损伤。
60.本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
61.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种准分子激光器虚焦点定位装置，其特征在于，包括：沿准分子激光器发射的激光的传输方向依次包括衰减组件、聚焦透镜和接收器，所述准分子激光器发出的激光分别经衰减组件的衰减和所述聚焦透镜的成像后被所述接收器捕获，所述接收器沿着所述激光光轴方向靠近或远离所述聚焦透镜，以根据接收器的成像参数确定所述准分子激光器的虚焦点位置。2.根据权利要求1所述的准分子激光器虚焦点定位装置，其特征在于，所述衰减组件包括可旋转的高反镜，通过调节所述高反镜的角度，控制透过所述高反镜的光的衰减变化。3.根据权利要求2所述的准分子激光器虚焦点定位装置，其特征在于，所述衰减组件还包括旋转支架，所述高反镜安装在所述旋转支架上，通过所述旋转支架的旋转来调节所述高反镜在光路中的角度。4.根据权利要求1所述的准分子激光器虚焦点定位装置，其特征在于，所述衰减组建密封在第一箱体中，所述聚焦透镜和接收器密闭在第二箱体中,所述第一箱体和所述第二箱体通过导光管密闭连接。5.根据权利要求4所述的准分子激光器虚焦点定位装置，其特征在于，所述装置还包括上位机，所述上位机对所述接收器接收的光束的能量进行分析，并根据分析结果分别产生所述衰减组件的旋转指令和所述接收器的移动指令。6.根据权利要求5所述的准分子激光器虚焦点定位装置，其特征在于，所述装置还包括旋转控制器，所述旋转控制器设置在所述第一箱体的底部，所述旋转控制器接收到所述上位机的旋转指令，控制所述衰减组件进行旋转调节。7.根据权利要求5所述的准分子激光器虚焦点定位装置，其特征在于，所述装置还包括移动控制器，所述移动控制器设置在所述第二箱体的底部，所述移动控制器接收到所述上位机的移动指令，控制所述接收器沿着激光光轴方向靠近或远离所述聚焦透镜。8.根据权利要求7所述的准分子激光器虚焦点定位装置，其特征在于，所述接收器包括ccd相机和移动平台，所述ccd相机可移动地设置在所述移动平台上，所述移动控制器根据所述移动指令控制所述ccd相机在所述移动平台上移动。

技术总结

本实用新型公开了一种准分子激光器虚焦点定位装置，该装置包括：沿准分子激光器发射的激光的传输方向依次包括衰减组件、聚焦透镜和接收器，所述准分子激光器发出的激光分别经衰减组件的衰减和所述聚焦透镜的成像后被所述接收器捕获，所述接收器沿着所述激光光轴方向靠近或远离所述聚焦透镜，以根据接收器的成像参数确定所述准分子激光器的虚焦点位置。本实用新型的装置，能够在氮气环境下精确地对激光器的虚焦点位置进行定位。光器的虚焦点位置进行定位。光器的虚焦点位置进行定位。