[实用新型]电磁控空间光调制器、光源装置、激光垂准仪

说明书

本实用新型公开了一种电磁控空间光调制器、光源装置、激光垂准仪，电磁控空间光调制器包括透镜、导电层、电调制层、磁调制层，透镜为直三棱柱，导电层涂覆在通光区域所处的三棱柱的两个侧面的表面；电调制层由拓扑半金属材料制成，电调制层涂覆在导电层表面，电调制层的边缘还涂覆有电极层，电极层与导电层分别与外部电源连接以形成电调制回路；磁调制层由磁性半导体材料制成，磁调制层涂覆在电调制层表面，在外部磁场发生器的作用下，磁调制层用于对激光光束进行磁调制。本实用新型提供的技术方案利用电场和磁场改变拓扑半金属和磁性半导体材料中的载流子浓度，可以调控光场中不同空间位置的透过率，产生可主动调制的结构光场，调制速度快。

技术领域

本实用新型涉及隧道测量领域，特别涉及一种电磁控空间光调制器、光源装置、激光垂准仪。

背景技术

在高塔、地铁、电梯、竖井、大型设备的施工安装以及工程监理和变形观测等场景的应用中，作为一种准确性高、容易携带的仪器激光垂准仪往往是人们理想的选择。然而在实际使用过程中，对于传播距离很远的应用场景，往往伴随着一些特殊环境，如雾气、水雾、大气湍流、粉尘等情况，此时普通的红光激光器所发射的平面波结构的光束，无法传播很长的距离，并且由于粉尘等障碍物的阻挡，光束会发生变化，无法自动回复成平面波，因此这种垂准仪在长距离作业和较为复杂环境下作业变得非常困难。

利用无衍射、自愈特性的结构光场代替传统平面波将可以有效解决上述问题，不仅可以用于长距离传输，而且利用结构光场的自恢复特性，可以做到在有阻挡物的情况下实现光波面的自恢复，因此极大地扩展了激光垂准仪的应用领域，尤其适合于长距离、复杂环境下的隧道井中测量作业使用。但是现有技术产生结构光场的方法是通过聚焦透镜组产生贝塞尔光，这种方法下的产品的空间光调制器价格高，使用环境的要求高，并且，无法在工程作业环境下使用，另外，对于聚焦透镜组，无法实现对于串数光束的主动调制，无法针对不同使用环境下，调制成适宜的结构光场，以及因为聚焦透镜组参数无法调节而产生的结构光场质量较差。

实用新型内容

鉴于以上内容，有必要提供一种电磁控空间光调制器、光源装置、激光垂准仪，本实用新型提供的技术方案如下：

一方面，本实用新型提供了一种电磁控空间光调制器，用于调制外部激光光束，所述电磁控空间光调制器包括：

透镜，所述透镜为直三棱柱，所述三棱柱具有通光区域，所述通光区域位于所述三棱柱的其中两个侧面交汇处的中心位置；

导电层，其由导电材料制成，所述导电层涂覆在所述通光区域所处的三棱柱的两个侧面的表面；

电调制层，其由拓扑半金属材料制成，所述电调制层涂覆在所述导电层表面，所述电调制层的边缘还涂覆有电极层，所述电极层与所述导电层分别与外部电源连接以形成电调制回路，所述电调制回路用于对所述激光光束进行电调制；

磁调制层，其由磁性半导体材料制成，所述磁调制层涂覆在所述电调制层表面，在外部磁场发生器的作用下，所述磁调制层用于对所述激光光束进行磁调制。

进一步地，所述电磁控空间光调制器还包括涂覆在所述磁调制层上的起保护作用的保护层。

优选地，所述透镜由K9玻璃材料制成，所述导电层为氧化铟硒薄膜，所述电调制层为砷化钽薄膜或者汞铬硒薄膜，所述磁调制层为掺钴二维钛氧化物薄膜，所述保护层为氮化硼薄膜。

优选地，所述外部电源为0-5V的直流电源。

优选地，所述外部磁场发生器为0-0.1nT的电磁铁。

优选地，所述直三棱柱的底面为等腰三角形，所述等腰三角形的顶角为150°。

优选地，所述通光区域为半径为2mm的圆形。