资源描述：
《激光光束特定方向准直方法与技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、激光光束特定方向准直方法与技术摘要:基于光束漂移量反馈通过PZT驱动的微角度控制,实时动态检测和控制激光光束特定方向的平漂量和角漂量,以达到出射光束特定方向的高稳定性。准直系统中对光束平漂量和角漂量进行了分离检测,并各自构成了平漂量和角漂量反馈控制执行系统,减小了平漂量和角漂量反馈控制中的相互耦合,提高了准直精度及准直效率。实验表明,该方法特定方向准直精度可达5×10-8rad。关键词:激光准直;光束漂移;激光基准;激光LaserBeamCollimationMethodandTechnologyinGive
2、nBeamDirectionAbstract:inthismethod,displacementandangleexcursionsoflaserbeamfromgivendirectionwasmeasuredandcontrolleddynamicallyinrealtimethroughmicro-anglemeasuringandmicro-anglecontrollingsystemsbasedonpiezoelectricdriving,inthecollimationsystemdisplace
3、mentexcursionandangleexcursionsoflaserbeamwasmeasuredseparatelyandeachofthemhasaindependentfeedbackcontrolsystemtorestrainandangleexcursionisdecreasedsothecollimationprecisionandcollimationefficiencyareimproved.Experimentsprovethecollimationprecisionoflaser
4、beamcanreach5×10-8rad.1 引 言 激光器由于受其本身的热变形、环境振动和空气扰动等因素的影响,出射的激光束在传播过程中常会产生漂移,主要表现为光束的平漂和角漂,其量级一般在10-4～10-6rad。这一弱点限制了激光器准直精度的进一步提高,影响了其在实际中的运用。目前的许多方法,如激光方向稳定法[1]、位相板衍射准直法[2,3]、双光束补偿准直法[4]、单模光纤准直法、CCD传真法等[5～7],都是为解决这一问题而提出的。但此类方法,均将激光光束在任意方向的平漂和角漂作为一个综合影响量
5、,来对其进行准直,增加了准直难度及准直系统的复杂性,降低了准直效率。在激光长距离准直技术中,有时只需对激光光束传播中的某个空间位置方向(激光束截面的x方向或y方向)进行准直;在许多应用场合,对测量结果起作用的只是光束截面的某个特定方向的稳定性,此种情况下只需对所用光束特定方向进行准直,这样既可降低难度、减小系统复杂性,同时又能提高特定方向的准直效率及精度。为此,本文提出抑制光束特定方向的漂移量反馈控制方法及技术。2 特定方向反馈控制准直法2.1 分离检测 光束角漂量分离检测法见图1,将二像限探测器(TEPD
6、,two2elementphotodioe)光敏面中心对称线置于聚焦物镜的焦点处,与TEPD中心对称线垂直的方向即为将要准置的特定方向,安放二像限硅光电池使纸面为将需准直的特定方向面,如图1(a)所示。当光束产生平漂量Δx时,由于入射光束平行于光轴经聚焦物镜后仍聚于焦点上,TEPD对光束的平漂量不敏感。当光束产生角漂即相对光轴以θ角入射时,光束聚焦于聚焦物镜的焦平面上并发生偏移,见图1(b),偏移TEPD的中心位置量为Δy=θ×f。其中,θ为光束角漂量,Δy为光束焦点偏移TEPD中心线,f为聚焦物镜焦距。显然
7、,选取较大的焦距f,可增加TEPD对角漂量的探测能力。光束在纸面方向角漂θy为此主题相关图片如下：光束平漂量分离检测法见图2,使TEPD1的中心对称线与TEPD2的中心对称线平行。在动态调整开始时,转角反射镜首先依据TEPD2检测的光束角漂移量,进行反馈调整,来抑制光束的角漂。分光镜BS1位于转角反射镜之后,其反射到TEPD1上的光束纸平面角漂量也同样得到抑制。光束角漂被抑制的越小,TEPD2接受的信号中所含角度漂移量的成分就越小,此时TEPD1检测到的值主要为激光束在纸平面内的平漂量。这样,就基本上实现了激
8、光束在纸平面内平漂量的分离检测。2.2 平移镜平移特性 光束平移调整见图3。当光束进入平移镜(两平行平面镜组成)出射时,依据反射定律其出射角始终与入射角一致,即平移镜并不改变光束的方向角。如图3(b)所示。当入射光束产生平移时,其出射光线同样亦产生相应的平移。这种特性确保了用平移镜对光束进行平移调整时,对光束角漂量不产生影响,避免了光束平移量反馈控制和角漂量反馈控制之间的相互耦合。此主题相关图片如
