一種用於調節箱體間光路的導光模塊的製作方法

2023-09-20 15:20:40 2

專利名稱：一種用於調節箱體間光路的導光模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及光學技術領域，具體地說，本發明涉及一種用於調節箱體間光路的導光模塊。
背景技術：
目前，大型雷射系統常常由多個箱體構成，例如高功率大型複雜雷射器就是由多個箱體構成。當雷射器必須分箱體連接時，由於長途運輸等原因，分開的箱體再次掛裝在一起時，箱體的掛裝點的誤差、光學鏡架的振動等原因將導致光路發生位移，此時箱體之間光路的對接就會存在問題，影響到光路的正常工作，因此需要對箱體間光路進行矯正。現有技術中，通常用兩個45°反射鏡(z型反射鏡組)來矯正箱體間光路，其中，反射鏡是4維(上 下、左右、俯仰偏角、左右偏角)可調的。其缺陷是經矯正的光路的光軸會發生較大偏移。如圖I所示，在第一箱體100中光路是靠近上箱壁的，但通過反射鏡101和反射鏡102後，光路向下偏移，這樣在第二箱體200中的光路將靠近下箱壁，這樣就會造成第二箱體200 (或者第一箱體100)內光路上的元件均需要設置在偏下(或者偏上的位置)，容易導致箱體內的一部分空間閒置。而對於大口徑光斑的光路，對反射鏡的口徑要求也比較大，大口徑的反射鏡佔用的空間也更大，因此上述缺陷更加明顯。圖2示出了另一種利用四個45°反射鏡101、102、201、202進行矯正的方案(u型反射鏡組的方案)。該方案可保證第二箱體200和第一箱體100的光軸在同一直線上，但這種方法需要對四個反射鏡進行調節，裝調起來非常麻煩，增加了調節光路的時間。並且，對大口徑光斑的光路來說，四個反射鏡會在箱體內佔用大量的空間，導致體積增大的問題。另外，上述調節箱體間光路的反射鏡通常需要採用電動鏡架，成本高昂。再者，用於矯正箱體間光路的反射鏡中有彈簧結構，由於運輸或者環境振動等原因，光路的穩定性較差。因此，當前迫切需要一種能夠節省空間、成本較低且穩定性高的用於調節箱體間光路的導光模塊(即矯正模塊)。

發明內容
本發明的目的是提供一種能夠節省空間、成本較低且穩定性高的用於調節箱體間光路的導光模塊。為實現上述發明目的，本發明提供了一種用於調節箱體間光路的導光模塊，包括支架和兩個材質相同的光學介質塊，每個光學介質塊具有一個軸線和兩個端面，對於每個光學介質塊，其中一個端面垂直於所述軸線，另一個端面是斜面，兩個光學介質塊的斜面的傾角相同，使兩個光學介質塊的斜面相鄰，並使兩個光學介質塊同軸，且二者在繞軸線旋轉的維度上固定而沿軸線方向上的距離可調，所述兩個光學介質塊的組合體安裝在所述支架上並可繞軸線相對於所述支架旋轉。其中，一個所述光學介質塊同軸地固定在剛性管上構成第一組件，所述剛性管的內壁具有凹槽，另一個所述光學介質塊同軸地固定在剛性件上構成第二組件，該剛性件的外壁上設有突起的導軌，所述剛性件嵌入剛性管中且所述剛性件的導軌嵌入剛性管的凹槽中，使兩個光學介質塊的斜面相鄰，並使得第二組件可沿著軸線相對於第一組件滑動。其中，所述第一組件上設有緊固件，用於在兩個光學介質塊之間的距離調節完畢後將所述第一組件和所述第二組件固定在一起。其中，所述支架為管狀支架，所述第一組件嵌入所述管狀支架內並且可繞所述軸線相對於所述管狀支架旋轉。其中，所述管狀支架上設有緊固件，用於在第一組件旋轉到所需位置後將管狀支架和第一組件固定在一起。其中，所述剛性管的外壁和管狀支架的內壁的橫截面形狀均為圓形。其中，所述光學介質塊的材質為玻璃。
其中，所述剛性件為剛性管或剛性塊。其中，所述剛性管為鋼管，所述剛性件為鋼管或鋼塊。其中，所述緊固件為螺母。與現有技術相比，本發明具有下列技術效果I、箱體間光路矯正前後的光軸大致處於同一直線上，不會造成箱體內空間閒置，有利於提聞箱體內的空間利用率。2、導光模塊本身佔用的空間小。3、不需要使用可進行4維度調節的電動鏡架，成本低廉。4、可以不使用彈簧結構，穩定性高。5、本發明便於操作，可快速調節並補償由於箱體外殼的加工誤差或者掛裝誤差使光路的垂直或者水平方向發生的偏移。


圖I示出了現有技術中使用兩個反射鏡矯正箱體間光路的示意圖；圖2示出了現有技術中使用四個反射鏡矯正箱體間光路的示意圖；圖3示出了本發明一個實施例的原理圖；圖4示出了本發明一個實施例的第一組件和第二組件的立體圖；圖5 (a)示出了本發明一個實施例中第一組件和第二組件處於第一相對位置的示意圖；圖5 (b)示出了本發明一個實施例中第一組件和第二組件處於第二相對位置的示意圖；圖6示出了本發明一個實施例的導光模塊沿著軸線進行剖面後的立體示意圖；圖7示出了本發明一個實施例的導光模塊的一個垂直於軸線的剖面的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步地描述。根據本發明的一個實施例，提供了一種用於調節箱體間光路的導光模塊。所述導光模塊包括兩個材質相同的光學介質塊(例如玻璃塊)。每個光學介質塊具有一個軸線和兩個端面，其中一個端面是垂直面，它垂直於所述軸線，另一個端面是斜面，它與所述垂直面的夾角(下文中簡稱為傾角)為θ，Θ不為O。兩個光學介質塊的斜面的傾角相同，且兩個光學介質塊的斜面相對。參考圖4，一個光學介質塊I同軸地固定(例如用粘結的方式固定)在剛性管3上構成第一組件4，該剛性管3 (例如鋼管)的內壁具有凹槽11 (圖4中未示出，可參考圖7)，另一個光學介質塊2同軸地固定(例如用粘結的方式固定)在剛性件5 (例如鋼管或鋼塊)上構成第二組件7，該剛性件5的外壁上設有突起的導軌6。所述剛性管3與剛性件5的形狀匹配，剛性件5嵌入剛性管3中且所述剛性件5的導軌6嵌入剛性管3的凹槽11中，使兩個光學介質塊1、2的斜面相對，使得第二組件7可沿著軸線相對於第一組件4滑動，這樣就可以調節兩個光學介質塊1、2之間在軸線上的距離。圖5 (a)示出了組裝後的導光模塊的第一組件4和第二組件7處於第一相對位置的示意圖，圖5 (b)示出了組裝後的導光模塊的第一組件4和第二組件7處於第二相對位置的示意圖，可以看出，第二組件7沿著軸線相對於第一組件4滑動，將可以將二者從第一相對位置改變到第二相對位置。所述第一組件4上設有緊固件8 (例如螺母)，用於在兩個光學介質塊1、2之間的距離調節完畢後將第一組件4和第二組件7固定。所述導光模塊還包括管狀支架9，該管狀支架9可固定在雷射光路的箱體上。第一組件4嵌入所述管狀支架9內，並且可相對於所述管狀支架9繞軸線旋轉。所述管狀支架9上設有緊固件10 (例如螺母)，用於在第一組件4旋轉到所需位置後將管狀支架9和第一組件4固定在一起。 在一個優選實施例中，剛性管3的外壁和管狀支架9的內壁的橫截面(即垂直於軸線的截面)形狀均為圓形，以便於旋轉。需要說明的是，雖然圖4至7中所示的兩個光學介質塊1、2的橫截面(即垂直於軸線的截面)形狀均為圓形，但是本領域技術人員易於理解，兩個光學介質塊1、2的橫截面也可以是其它形狀，只要剛性管3的外壁和管狀支架9的內壁的橫截面(即垂直於軸線的截面)形狀均為圓形，即可達到便於旋轉的效果。另外，參考圖6，一般情況下，兩個光學介質塊1、2之間距離不為0，此時二者之間具有氣隙。圖3示出了該實施例的原理圖，設兩個光學介質塊的斜面的傾角均為Θ，光學介質的折射率為n，空氣的折射率為1，兩塊光學介質塊之間的距離為L。當光透過光學介質塊入射到A點時,入射角為Θ，折射角為β ,由光的折射定律有nsin θ =8 ηβ，則β =arcsin(nsin Θ )。同時有δ = β - Θ，那麼光線的偏移量h有tan δ = y-即h=L*tanδ=L*tan ( β -θ)=L*tan (arcsin(nsinθ) -θ) (I)也就是說，調節兩塊光學介質塊之間的距離L的大小，即可使光路相應地偏移h。在距離L確定後，將第一組件和第二組件固定，再將第一組件和第二組件的組合體整體繞軸線CD旋轉，就可以快速調節由於箱體外殼的加工誤差或者掛裝誤差使光路的垂直或者水平這兩維發生的偏移，從而補償上述誤差。容易看出，本發明通過兩個維度的調整，即調整兩塊光學介質塊之間的距離L並固定，再繞軸線旋轉固定後的組合體，即可補償由於箱體外殼的加工誤差或者掛裝誤差使光路的垂直或者水平方向發生的偏移。相對於現有技術，本發明箱體間光路矯正前後的光軸大致處於同一直線上，不會造成箱體內空間閒置，有利於提高箱體內的空間利用率；本發明的導光模塊本身佔用的空間較小；並且本發明不需要使用可進行4維度調節的電動鏡架，成本低廉。最後，上述的實施例僅用來說明本發明，它不應該理解為是對本發明的保護範圍進行任何限制。而且，本領域的技術人員可以明白，在不脫離上述實施例精神和原理下，對上述實施例所進行的各種等效變化、變型以及在 文中沒有描述的各種改進均在本專利的保護範圍之內。
權利要求
1.一種用於調節箱體間光路的導光模塊，包括支架和兩個材質相同的光學介質塊(I、2)，每個光學介質塊具有一個軸線和兩個端面，對於每個光學介質塊(1、2)，其中一個端面垂直於所述軸線，另一個端面是斜面，兩個光學介質塊(1、2)的斜面的傾角相同，並使兩個光學介質塊(I、2)的斜面相對。
2.根據權利要求I所述的用於調節箱體間光路的導光模塊，其特徵在於，所述兩個光學介質塊(1、2)同軸且二者在繞軸線旋轉的維度上固定而沿軸線方向上的距離可調，所述 兩個光學介質塊(I、2)的組合體安裝在所述支架上並可繞所述軸線相對於所述支架旋轉。
3.根據權利要求2所述的用於調節箱體間光路的導光模塊，其特徵在於，一個所述光學介質塊(I)同軸地固定在剛性管(3)上構成第一組件(4)，所述剛性管(3)的內壁具有凹槽(11)，另一個所述光學介質塊(2)同軸地固定在剛性件(5)上構成第二組件(7)，該剛性件(5)的外壁上設有突起的導軌(6)，所述剛性件(5)嵌入所述剛性管(3)中且所述剛性件(5)的導軌(6)嵌入所述剛性管(3)的凹槽(11)中，使兩個光學介質塊(1、2)的斜面相鄰，並使得第二組件(7)可沿著軸線相對於第一組件(4)滑動。
4.根據權利要求3所述的用於調節箱體間光路的導光模塊，其特徵在於，所述第一組件(4)上設有緊固件(8)，用於在兩個光學介質塊(1、2)之間的距離調節完畢後將所述第一組件(4)和所述第二組件(7)固定在一起。
5.根據權利要求4所述的用於調節箱體間光路的導光模塊，其特徵在於，所述支架為管狀支架(9 )，所述第一組件(4 )嵌入所述管狀支架(9 )內並且可繞所述軸線相對於所述管狀支架(9)旋轉。
6.根據權利要求5所述的用於調節箱體間光路的導光模塊，其特徵在於，所述管狀支架(9)上設有緊固件(10)，用於在第一組件(4)旋轉到所需位置後將管狀支架(9)和第一組件(4)固定在一起。
7.根據權利要求5所述的用於調節箱體間光路的導光模塊，其特徵在於，所述剛性管(3)的外壁和管狀支架(9)的內壁的橫截面形狀均為圓形。
8.根據權利要求I所述的用於調節箱體間光路的導光模塊，其特徵在於，所述光學介質塊的材質為玻璃。
9.根據權利要求3所述的用於調節箱體間光路的導光模塊，其特徵在於，所述剛性件(5)為剛性管或剛性塊。
10.根據權利要求3所述的用於調節箱體間光路的導光模塊，其特徵在於，所述剛性管(3)為鋼管，所述剛性件(5)為鋼管或鋼塊。
全文摘要
本發明提供一種用於調節箱體間光路的導光模塊，包括支架和兩個材質相同的光學介質塊(1、2)，每個光學介質塊具有一個軸線和兩個端面，對於每個光學介質塊(1、2)，其中一個端面垂直於所述軸線，另一個端面是斜面，兩個光學介質塊(1、2)的斜面的傾角相同，並使兩個光學介質塊(1、2)的斜面相對。本發明有利於提高箱體內的空間利用率；佔用的空間小；成本低廉；穩定性高；便於操作。
文檔編號G02B7/182GK102809800SQ20121026270
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者邱基斯, 樊仲維, 唐熊忻 申請人:北京國科世紀雷射技術有限公司