[发明专利]一种激光器外置指示光安全引入系统及方法

权利要求书

1.一种激光器外置指示光安全引入系统，其特征在于：

包括指示光光源(2)、第一反射镜(3)、透镜组(4)、第二反射镜(5)、光路切换组件(6)、光路切换告警器(7)、光路同轴调节组件以及发散角获取组件；

指示光光源(2)发射出的指示光依次经过第一反射镜(3)、透镜组(4)、第二反射镜(5)，经第二反射镜(5)反射的指示光与激光器的主激光同轴、同发散角；

第二反射镜(5)安装在光路切换组件(6)上，且第二反射镜(5)可在光路切换组件(6)的作用下切入或切出激光器发射的主激光光路；所述光路切换组件(6)为一维电控位移台；

光路切换告警器(7)设置在经第一反射镜(3)反射后的指示光光路中，且位于第二反射镜(5)之后；

所述光路切换告警器(7)包括滤光片(16)、光探测器(17)、比较器(18)、继电器(19)、告警灯(20)和电源(21)；

滤光片(16)安装于光探测器(17)前，用于过滤除了指示光以外的其它入射光；

电源(21)分别与继电器(19)以及告警灯(20)连接；

光探测器(17)接收指示光后通过光探测器输出电压信号至比较器(18)，比较器(18)输出TTL电平至继电器(19)，通过触发继电器(19)从而点亮告警灯；

光路同轴调节组件用于引入指示光前，将指示光和激光器发射的主激光光路调整为同轴，光路同轴调节组件包括近场可调光阑(8)和远场可调光阑(9)；近场可调光阑(8)和远场可调光阑(9)依次设置在沿第二反射镜(5)反射的指示光光路上；

发散角获取组件用于引入指示光前，获取指示光的发散角，并以该发散角调整透镜组的位置，使得指示光的发散角与激光器发射的主激光一致，发散角获取组件包括分束镜(10)、漫反射屏(11)、第三反射镜(12)、第四反射镜(13)以及第五反射镜(14)以及红外相机(15)；

分束镜(10)位于第二反射镜(5)反射光路之后，分束镜(10)的透射光路上放置第三反射镜(12)、第四反射镜(13)以及第五反射镜(14)，分束镜(10)的反射光路上放置漫反射屏(11)；其中，第五反射镜(14)的反射光和分束镜(10)的反射光路相互平行，且分束镜(10)的反射光路以及第五反射镜(14)的反射光均能入射至漫反射屏(11)；

红外相机(15)正对漫反射屏(11)放置，用于获取分束镜(10)的反射光路以及第五反射镜(14)的反射光在漫反射屏(11)所形成的光斑。

2.根据权利要求1所述的激光器外置指示光安全引入系统，其特征在于:所述指示光光源(2)采用可见光波段且功率可调的连续波激光器。

3.一种激光器外置指示光安全引入方法，其特征在于：采用如权利要求2所述的激光器外置指示光安全引入系统，通过以下步骤实现指示光的引入：

1)同光轴调节

1.1)在激光器(1)出射的主激光光路的近场、远场各放置一个可调光阑，调节可调光阑的位置与直径，使激光器(1)的主激光光路同时通过两个可调光阑中心；

1.2)依次摆放指示光光源(2)、第一反射镜(3)、第二反射镜(5)；

1.3)开启指示光光源(2)，通过调节第一反射镜(3)、第二反射镜(5)的位置，使指示光同时通过两个可调光阑中心，从而使得指示光与激光器的主激光同轴；

2)同发散角调节

2.1)在经第二反射镜(5)反射的指示光光路上放置分束镜(10)，分束镜(10)的透射光路上放置第三反射镜(12)、第四反射镜(13)以及第五反射镜(14)，分束镜(10)的反射光路上放置漫反射屏(11)；其中，第五反射镜(14)的反射光和分束镜(10)的反射光路相互平行；

2.2)分束镜(10)的反射光入射至漫反射屏(11)A处，透射光经过第三反射镜(12)、第四反射镜(13)以及第五反射镜(14)反射后入射至漫反射屏(11)B处；

2.3)利用红外相机(15)同时测量A处近场光斑和B处远场光斑，结合A、B两处的光程差计算得到光束发散角；

2.4)通过光束发散角估算透镜组的参数及其相对位置，在指示光路中引入透镜组(4)；

2.5)通过调节透镜组(4)中各镜片之间的距离从而改变指示光发散角，使其与激光器的主激光发散角相同；

3)系统检查

3.1)放置光路切换告警器(7)；

3.2)利用光路切换组件(6)将第二反射镜(5)切出，指示光光源(2)发出的指示光经第一反射镜(3)、透镜组(4)后被光路切换告警器(7)接收；

3.3)光路切换告警器(7)中的光探测器(17)输出电压信号至比较器(18)，若输出电压信号超出比较器(18)设定值，则输出TTL电平，触发打开继电器(19)开关，点亮告警灯(20)，提示系统正常，可执行步骤4)；

若输出电压信号未超过比较器(18)设定值，比较器(18)输出为零，无法触发继电器(19)开关、告警灯(20)无反应，则认为系统可能存在问题，需对系统进行检查；

4)将光路切换组件(6)重新切入，同时开启指示光光源(2)以及激光器(1)，实现指示光的引入。