[发明专利]自适应调节空间滤波器及大功率射频板条CO2激光器

摘要

本发明公开了一种应用于大功率射频板条CO₂激光器的自适应调节空间滤波器，属于光束整形领域；现有技术中由于滤波器参数不能调节，当光束发生变化时光束质量严重下降；本发明提供的自适应调节滤波器包括控制单元和机械单元；控制单元接收温度传感器和四象限光探测器的信号，判断光路的状态和光束质量，控制机械单元中的精密步进电机和两个高分辨率直线电机运动，改变滤波器的狭缝大小、位置和姿态；非稳方向的光束旁瓣被滤除，得到各个方向发散角近似相等且光场强度呈基模高斯分布的圆形光束，对于射频板条激光器滤波器可以快速调节到最佳位置，提高了激光器系统的稳定性，降低了激光器输出光束质量对滤波器状态的敏感性。

主权项

1.一种应用于大功率射频板条CO2激光器的自适应调节空间滤波器，包括控制单元和机械单元，其特征在于，所述机械单元包括：第一高分辨率直线电机(13)、第二高分辨率直线电机(14)、精密步进电机(15)、蜗杆(16)、蜗轮(17)、第一螺母(18)、第一挡板(19)、第一拨叉(20)、旋转杆(23)、平移滑块(24)、旋转板(25)、限位螺钉(26)、翼板(27)，同步正反向螺纹轴(28)，第一导轨(29)，旋转转接器(30)，第二拨叉(32)，第二挡板(33)，第二螺母(34)和第二导轨(35)；所述第一挡板(19)通过所述第一拨叉(20)与所述第一螺母(18)相连，所述第二挡板(33)通过所述第二拨叉(32)与所述第二螺母(34)相连，所述第一螺母(18)和所述第二螺母(34)设置在所述同步正反向螺纹轴(28)两侧，所述蜗轮(17)固定在所述同步正反向螺纹轴(28)中心，所述蜗杆(16)位于所述蜗轮(17)的一侧，所述精密步进电机(15)的转轴通过所述旋转转接器(30)与所述蜗杆(16)相连，所述精密步进电机(15)固定在所述平移滑块(24)上，所述平移滑块(24)套接在所述第一导轨(29)和所述第二导轨(35)上，所述第二高分辨率直线电机(14)的顶杆通过所述旋转板(25)的小孔与所述平移滑块(24)相连，所述限位螺钉(26)安装在所述旋转板(25)的限位槽中与所述翼板(27)连接，所述第一高分辨率直线电机(13)通过所述翼板(27)上的小孔与所述旋转杆(23)相连接；所述机械单元还包括：第一复位弹簧(21)、第二复位弹簧(22)和第三复位弹簧(31)；所述第一复位弹簧(21)设置在所述旋转杆(23)和所述翼板(27)之间；所述第二复位弹簧(22)安装在所述第二导轨(35)上并使所述平移滑块(24)在所述第二复位弹簧(22)和所述第二高分辨率直线电机(14)之间；所述第三复位弹簧(31)安装在所述第一导轨(29)上并使所述平移滑块(24)在所述第三复位弹簧(31)和所述第二高分辨率直线电机(14)之间；所述控制单元包括：中央处理器，电源模块，信号采集模块和信号放大模块，信号放大模块、信号采集模块和中央处理器依次连接，信号放大模块的第一输入端用于连接温度传感器的输出端，信号放大模块的第二输入端用于连接四象限光电探测器的输出端，中央处理器的输出端连接机械单元；电源模块的一端连接市电，另一端分别连接至信号放大模块、信号采集模块和中央处理器的电源端；通过精密步进电机(15)转轴旋转带动蜗杆(16)旋转，蜗杆(16)每转一圈蜗轮(17)旋转一个螺纹，蜗轮(17)旋转带动同步正反向螺纹轴(28)转动，同步正反向螺纹轴(28)上两个旋向相反的第一螺母(18)和第二螺母(34)同时带动第一拨叉(20)和第二拨叉(32)上的楔形挡板在横向轴线上移动，进而改变狭缝的大小；同时通过控制第二高分辨率直线电机压缩或释放第二复位弹簧(22)和第三复位弹簧(31)控制挡板的整体位置，改变狭缝的位置；同时通过控制第一高分辨率直线电机推动旋转杆使得狭缝方向旋转。