[其他]新型光束偏转器

说明书

本实用新型属于激光新器件技术领域。

在复杂的现代光学实验光路中，经常含有多个大型独立单元。例如大型气体或固体激光器、泵光源激光器－染料激光器系统、带有加热、低温或真空系统的实验对象装置、终端的单色仪或其它大型分析检测仪器等，由于不便于或不能灵活地移动它们的光轴，使整体光路的统调非常困难。迄今，普遍的情况是或者过量地使用系统的支脚螺栓，或是利用手边任何可以利用的器物（包括书本）临时支垫。显然光路很难工作在最佳状态。其后果是造成了人为的不稳定。某些激光应用工程和激光在线检测系统中也有类似的问题。

对于上述对象，合理的方案应该是利用“光学关节”改变光束的方位去适凑大型系统的光轴。一般而言，光束的方位调节可以分解为横移和偏转两大类。关于光束偏转，现有的类似功能器件，一种是由可转动的反射镜组构成。由于结构上的局限，不适合于上述对象中小角度偏转的要求。另一种是折射型，两块折光本领相同的光楔，其直角面相贴在一起并与入射光轴垂直（图1a）。当它们分别或共同绕入射光轴转动时，两个光楔对光束偏转作用的组合，可以使透射光束在一个有限的锥角范围内任意改变方向。但是这种结构的光束偏转器存在一个本质的缺点，即当它工作在0°偏转附近时，器件的结构给透射光束带来一个附加的横向位移（图1b）。而这个附加的平移效应会给上文提到的大型复杂光路的统调或其它只需要在0°附近做小角度变换或扫描的工作带来麻烦和困难。或者不能使用。

本新型的目的是为克服已有器件存在的上述缺点，给出一种消除附加平移效应的新型光束偏转器件。

本新型的内容要点如下：

一是利用两块完全相同的顶角为α的直角光楔，斜面相对地共轴放置（图2a），形成一个“空气棱镜”。做为光偏转元件。

二是两个直角光楔可以分别独立地绕本器件的主轴沿着一个螺旋轨迹放置，从而使“空气棱镜”的顶角从0°到2α连续变化（图2b）。同时，两块光楔可以一体地放置，即“空气棱镜”的主截面绕入射光轴旋转。两种转动相组合，可以使出射光束在以入射光束为轴的一个有限锥体角内任意定向。以上两种转动均由示于图3的机械结构来实现。

本新型给出的如上述新型要点中所描述的结构，与国外已有类似器件相比，两个直角光楔的配置刚好相反（见图1及参考资料1）。这一区别导致光学性质本质的不同。在本新型中，两个直角光楔在光路中的作用恒等于一个垂直地插入光路的内部含有一个空气棱镜的平行平板玻璃。因而不引起附加的光束横移（见图2b）。两个光楔沿螺旋线轨迹相对旋转，可以保证在任何角位置（0°－2α），“空气棱镜”都不含有等效的“空气平行平板”成份，而保持一个顶棱宽度接近于零的薄空气棱镜。这就进一步消除了附加的平移效应。因而，本新型给出的器件能理想地满足在0°附近对光束作小的单纯角度调节或扫描的要求。

依据本新型提出的方案完成的光束偏转器实施例的结构示于图3，所达到的技术指标如下：

工作波段        430－700毫微米，中心波长515毫微米

扫描范围        角半径0°－30°连续可调

角方位0°－360°连续可调

透过率（T）        95％

有效孔径        φ25毫米

抗光损伤阈值 脉冲：10⁸瓦／厘米²，10毫微秒，

533毫微米

连续：300瓦／厘米²，515毫微米

外    形        φ35×L60毫米

重    量        0.12公斤

安装方式        M22×0.75螺纹旋接，也可单独支架分离使用

说明书附图说明：

图1        现有的类似功能器件

a    可转动的直角光楔放置图

b    光束的横向位移图

图2        “空气棱镜”构成图

a    两块直角光楔放置图

b    不引起附加的光束横移示意图

图3        新型光束偏转器结构图

01    直角光楔        06    手轮

02    光楔滑动架        07    润滑垫

03    主镜筒        08    润滑垫

04    连接件        09    紧定螺钉

05    主镜筒滑动承套        10    紧定螺钉