专利名称：激光器中空间滤波器的在线监测装置及空间滤波器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及激光设备，尤其涉及一种激光器中空间滤波器的在线监测装置及空间滤波器。
背景技术：
在高功率激光系统中，空间滤波器是其中关键的技术单元之一，其光学结构比较简单，由一对共焦正透镜和在公共焦点处的一个小孔光阑组成。如图1所示，是一种空间滤波器的俯视示意图，该空间滤波器包括主体1、设于主体1两端的正透镜2以及设于两个正透镜2公共焦点处的小孔光阑3。小孔光阑3设于主体1中部的安装板101上，正透镜2与小孔光阑3之间形成空腔102，且空腔102由透明材料密封，空腔102内部抽成真空。小孔光阑3中央为透光小孔301，实现空间滤波。空间滤波器承担着消除激光束中的高频调制，抑制后续主放大器中的小尺度自聚焦效应，对光束进行像传递的任务。通过空间滤波器实现像传递，可减少衍射效应，从而提高光束质量。此外，空间滤波器还被用来扩大光束口径，将能量逐级变高的激光束的能量密度控制在光学破坏阈值之下。同时，空间滤波器的小孔光阑还具有一定的光隔离能力，有利于抑制自激振荡和反向激光束。在激光器的空间滤波器的调试过程中，为保证达到满意的激光输出指标，需要对激光通过空间滤波器小孔光阑的情况进行在线监视，即保证让激光从小孔光阑正中心穿过，主要是通过观察激光在小孔301上形成的光斑是否位于小孔中心来监视。传统的在线监视方式是沿着激光传输的方向放置电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)摄像装置进行监视，如放置在图1的空腔102中。但是在大型复杂高功率激光装置中，各种元器件之间结构紧凑、间隔非常小，沿激光传输正方向已没有足够的空间放置CCD摄像装置，无法做到对激光穿过空间滤波器小孔光阑的情况进行在线监视。
发明内容
针对传统的高功率激光装置无法在激光传输正方向放置CXD摄像装置观察激光传输状况的问题，提供一种激光器中空间滤波器的在线监测装置。一种激光器中空间滤波器的在线监测装置，包括全反射三棱镜、透镜、光源以及观测单元，所述全反射三棱镜具有相互垂直的第一透射面和第二透射面以及一个反射面，所述透镜与所述全反射三棱镜的第一透射面平行，且所述透镜位于全反射三棱镜与观测单元之间，所述光源垂直照射所述全反射三棱镜的第一透射面。优选地，还包括设于所述透镜与全反射三棱镜之间的遮光筒，所述遮光筒一端与所述全反射三棱镜的第一透射面相接，另一端与所述透镜相接。优选地，所述观测单元设于所述透镜的两倍焦距处，且与所述遮光筒分设于所述透镜的两侧。优选地，所述光源的发散角度为6°至10°，所述全反射三棱镜的第一透射面与
3所述反射面的夹角为45°至65. 6°。优选地，所述透镜为可变焦的透镜组。此外还提供一种激光器的空间滤波器。一种激光器的空间滤波器，包括主体、设于所述主体两端的正透镜以及设于所述正透镜之间并位于所述正透镜焦点处的光阑，所述光阑上具有光孔，所述光阑与正透镜之间形成空腔，所述空腔由透明窗口片密封，还包括在所述空腔的至少一处设置的在线监测装置，所述在线监测装置包括全反射三棱镜、透镜、光源以及观测单元，所述全反射三棱镜具有相互垂直的第一透射面和第二透射面以及一个反射面，所述第一透射面与所述透明窗口片粘合且整个全反射三棱镜设于所述空腔中，且所述全反射三棱镜的下端顶点与激光传输通路之间相互间隔，所述光源垂直照射所述第一透射面。优选地，还包括设于所述透镜与透明窗口片之间的遮光筒，所述遮光筒一端与所述透明窗口片相接并与所述全反射三棱镜的第一透射面相对，另一端与所述透镜相接。优选地，所述全反射三棱镜的折射系数与所述透明窗口片相同。优选地，所述透镜为可变焦的透镜组。优选地，所述在线监测装置的数量为两个，且对称地设于光阑两侧。优选地，所述全反射三棱镜下端顶点处与激光传输通路之间的距离为3mm至5mm。采用上述在线监测装置可通过全反射三棱镜改变光源的光路，将光源引入不易观测的狭小空间内的目标观测点，目标观测点被照射后的漫反射光又通过全反射三棱镜被透镜聚焦，从而实现观测。而在观测时仅需将全反射三棱镜部分或全部置于狭小空间内即可， 进而实现狭小空间内的监视。
图1为激光器中空间滤波器的结构示意图；图2为一实施例的在线监测装置结构图；图3(a)为较大夹角的全反射三棱镜位置调整示意图；图3(b)为较小夹角的全反射三棱镜位置调整示意图；图4为一实施例的空间滤波器结构图；图5为一实施例的空间滤波器的光阑尺寸图；图6为一实施例的空间滤波器的光路传输图；图7为另一实施例的空间滤波器结构图。
具体实施例方式以下结合附图进行进一步说明。如图2所示，为一实施例的在线监测装置。该装置包括全反射三棱镜10、遮光筒 20、透镜30、光源40以及观测单元50。全反射三棱镜10具有相互垂直的第一透射面12和第二透射面14以及一个反射面16，遮光筒20位于透镜30和全反射三棱镜10之间且一端与第一透射面12相接，另一端与透镜20相接。光源40垂直照射第一透射面12。光源40 可设于遮光筒20内外均可。观测单元50设于透镜30与遮光筒20相对的一面的两倍焦距处，其中观测单元50与透镜30设于镜筒60中。遮光筒20是两端开口的不透明筒体，可排除外部其他过强的杂散光对目标观测点的影响，因此在外部杂散光较弱时，遮光筒20可省去。透镜30为凸透镜，用于聚集目标观测点的漫反射光，对目标观测点成像。观测单元50 可为供人眼直接观测的观察窗口，或拍摄目标观测点影像的摄像装置。本实施例中全反射三棱镜10采用折射系数为1. 52的光学玻璃制成，如BK7型号的光学玻璃。根据布儒斯特角公式1 = nsin θ，若需在反射面16上实现全反射，则光线在反射面16上的入射角需满足θ >41.1°。当第一透射面12与反射面16的夹角为Θ，光源40的发散角为2 α时，相对于垂直于第一透射面12的光线，边缘的光线角度相对于θ会有α角度的变化，如图2中，位于发散光边缘且相互之间具有最大发散角的两束光线A和 B之间的夹角为2α，则光线A在反射面16上的入射角为θ-α，光线B在反射面16上的入射角为θ+α。若要使光源40所有的光线均在反射面16上发生全反射，则需满足θ > 41.4° +α。另一方面，需要在第二透射面14上避免全反射，即要满足θ <65.6° -α。 发散角度很小的光源难于制作，发散角度很大的光源则照明效果不佳，光源40优选的发散角度为6°至10°。本实施例中，光源40采用LED光源，其发光波长为950纳米，发散角度为8°。经过计算，本实施例的全反射三棱镜10的第一透射面12与反射面16之间的夹角需满足在45. 1°与61. 6°之间。如图3(a)所示，当第一透射面12与反射面16之间的夹角较大时，全反射三棱镜 10的出射光与水平线的夹角也很大，稍微左右调整全反射三棱镜10的位置都会导致出射光的移动幅度很大，增加了把出射光调整到照射观测目标点的难度。如图3(b)所示，当第一透射面12与反射面16之间的夹角较小时，全反射三棱镜10的出射光与水平线的夹角较小，因此调整全反射三棱镜10的位置对出射光的照射位置的影响相对要小。 上述监测装置可将光源40发出的光通过全反射三棱镜10照射正常状态下无法照射到的角落，角落的目标观测点的漫反射的光又通过全反射三棱镜10射入透镜30，经过聚焦后即可成像，被观测单元50拍摄获取。因此可应用于目标观测点处于狭小空间的状况， 只需将全反射三棱镜10伸入狭小空间，适当调整位置使光源40的出射光可以照射到目标观测点即可。如图4所示，为一实施例的空间滤波器，采用了上述的监视装置。该空间滤波器包括主体70、设于主体70两端的正透镜71以及设于正透镜71之间并位于正透镜71焦点处的光阑72，光阑72上具有光孔73。光阑72与正透镜71之间形成空腔(图未示)，空腔由透明窗口片74密封。空腔的至少一处设置有上述的在线监测装置，其中全反射三棱镜10 设于空腔中，全反射三棱镜10粘接于透明窗口片74上，第一透射面12与透明窗口片74接触。遮光筒20则位于透镜30和透明窗口片74之间，并且与第一透射面12相对。本实施例中，透明窗口片74采用与全反射三棱镜10相同的材料制成，即折射系数为1.52的BK7 型号的光学材料。全反射三棱镜10与透明窗口片74之间采用紫外胶粘接。需要注意的是，全反射三棱镜10的下端顶点必须满足未阻挡激光传输通路的要求。更严格的情况下，全反射三棱镜10的下端顶点处与激光传输通路之间的距离h需要满足一定的尺寸要求，通常是在3mm至5mm。如图5所示，为一实施例的光阑尺寸示意图。透明窗口片74为18mmX60mm。光阑 72垂直位于透明窗口片74的中部，光孔73中心到透明窗口片74外表面的高度为26. 5mm。 如图6所示，为本实施例一具体实例的光路传输示意图，图中数据的单位均为毫米(mm)。第一透射面与反射面的夹角为，光源的发散角为8°。可以看到，光源照射到光阑的光孔位置并覆盖了一定的面积，这对于观察光孔处的激光透射情况具有良好的效果。上述实施例均是在光阑一侧进行监视，如果空间滤波器是用于双程放大器中，激光会来回两次经过空间滤波器，则需要在光阑两侧对激光传输状态进行监视。如图7所示， 为另一实施例的空间滤波器。该空间滤波器在光阑72前后各放置一个监视装置分别监视第一程和第二程的激光过孔情况。监视装置的设置情况与前述实施例大致相同。此外，上述所有实施例的透镜均可替换为透镜组，透镜组可调节不同的有效焦距， 进而可以调节成像比例，使图像分辨率更高更清晰。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种激光器中空间滤波器的在线监测装置，其特征在于，包括全反射三棱镜、透镜、 光源以及观测单元，所述全反射三棱镜具有相互垂直的第一透射面和第二透射面以及一个反射面，所述透镜与所述全反射三棱镜的第一透射面平行，且所述透镜位于全反射三棱镜与观测单元之间，所述光源垂直照射所述全反射三棱镜的第一透射面。
2.如权利要求1所述的激光器中空间滤波器的在线监测装置，其特征在于，还包括设于所述透镜与全反射三棱镜之间的遮光筒，所述遮光筒一端与所述全反射三棱镜的第一透射面相接，另一端与所述透镜相接。
3.如权利要求1或2所述的激光器中空间滤波器的在线监测装置，其特征在于，所述观测单元设于所述透镜的两倍焦距处，且与所述遮光筒分设于所述透镜的两侧。
4.如权利要求1所述的激光器中空间滤波器的在线监测装置，其特征在于，所述光源的发散角度为6°至10°，所述全反射三棱镜的第一透射面与所述反射面的夹角为45°至 65. 6° ο
5.如权利要求1所述的激光器中空间滤波器的在线监测装置，其特征在于，所述透镜为可变焦的透镜组。
6.一种激光器的空间滤波器，包括主体、设于所述主体两端的正透镜以及设于所述正透镜之间并位于所述正透镜焦点处的光阑，所述光阑上具有光孔，所述光阑与正透镜之间形成空腔，所述空腔由透明窗口片密封，其特征在于，还包括在所述空腔的至少一处设置的在线监测装置，所述在线监测装置包括全反射三棱镜、透镜、光源以及观测单元，所述全反射三棱镜具有相互垂直的第一透射面和第二透射面以及一个反射面，所述第一透射面与所述透明窗口片粘合且整个全反射三棱镜设于所述空腔中，且所述全反射三棱镜的下端顶点与激光传输通路之间相互间隔，所述光源垂直照射所述第一透射面。
7.如权利要求6所述的激光器的空间滤波器，其特征在于，还包括设于所述透镜与透明窗口片之间的遮光筒，所述遮光筒一端与所述透明窗口片相接并与所述全反射三棱镜的第一透射面相对，另一端与所述透镜相接。
8.如权利要求6所述的激光器的空间滤波器，其特征在于，所述全反射三棱镜的折射系数与所述透明窗口片相同。
9.如权利要求6所述的激光器的空间滤波器，其特征在于，所述透镜为可变焦的透镜组。
10.如权利要求6所述的激光器的空间滤波器，其特征在于，所述在线监测装置的数量为两个，且对称地设于光阑两侧。
11.如权利要求6所述的激光器的空间滤波器，其特征在于，所述全反射三棱镜下端顶点处与激光传输通路之间的距离为3mm至5mm。
全文摘要
本发明涉及一种激光器中空间滤波器的在线监测装置及空间滤波器。该在线监测装置包括全反射三棱镜、透镜、光源以及观测单元，所述全反射三棱镜具有相互垂直的第一透射面和第二透射面以及一个反射面，所述透镜与所述全反射三棱镜的第一透射面平行，所述光源垂直照射所述第一透射面。采用上述在线监测装置可对狭小空间内的目标观测点进行监视，解决了传统的高功率激光装置无法在激光传输正方向放置CCD摄像装置观察激光传输状况的问题。
文档编号H01S5/0683GK102468605SQ20101054283
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者唐熊忻, 张晶, 樊仲维, 邱基斯 申请人:北京国科世纪激光技术有限公司