一种凹面反射聚焦多波长激光束产生方法及装置与流程

1.本发明涉及一种凹面反射聚焦多波长激光束产生方法及装置，属于光电测量技术领域。


背景技术：

2.激光测量包括干涉测量和非干涉测量等多种，常用于测长、测距、测形貌、测角等，也有用于测振、测速、测运动等。其中，在很多场合用到多波长测量方式。在多波长测量方式中，存在包括双波长、三波长等方式。其中，实现双波长测量方式时，除了使用双激光器以外，常用非线性倍频技术，以及双折射晶体技术。但在飞秒激光多波长测距应用中，需要两个或三个不同波长的激光严格共光路运行，导致这些方式实现难度较大，效果不够理想。飞秒激光技术产生的激光束中，含有众多共光路的波长分量，从原理和逻辑上可以实现所需条件，但由于飞秒激光这种脉冲光所含波长分量太多，使得每一个单独波长激光的功率分量较低，在近距离测量时，尚可以实际应用，但不容易实现远程测距应用。
3.专利“一种多波长激光束产生方法及装置(专利号：zl2020105734346)”发明了一种单波长激光产生多波长合束激光的方法及装置，在使用平面镜进行反射基础上，使用凸透镜同时处理多束激光的准直、汇聚，实现了多波长激光束输出，但在实际应用中，仍然存在如下问题：1)需要使用同一个凸透镜对于多条光束进行准直和聚焦，对凸透镜几何参数加工制作精度要求较高，另外，对于凸透镜焦点位置要求精度更高。否则，均将影响合束激光的质量及其使用。2)由于凸透镜不可能厚度为0，焦距有其最小值限制，而透镜直径也有其最大值限制，导致上述专利中，用其产生多波长合束激光时，不同波长光束的衍射角只能在一定的范围内变化，当不同衍射波长之间的差异较大、衍射角过大时，即多个波长差异较大时，使用凸透镜方式将无法完成激光合束，该专利方法将无法使用。


技术实现要素：

4.本发明属于专利“一种多波长激光束产生方法及装置(专利号：zl2020105734346)”的关联专利，其目的，是针对飞秒激光三波长测距中，难以实现高功率多波长共光束的问题，以及专利“一种多波长激光束产生方法及装置(专利号：zl2020105734346)”在应用中的问题，本发明的主要目的是提供一种凹面反射聚焦多波长激光束产生方法及装置，以声光调制器的光频衍射色散为基础，用频率信号进行频移控制，激发出-2级、-1级、0级、 1级、 2级，共5个衍射光波长，使用光阑器件对其进行遮挡和分选，再使用凹面镜将其反射、聚焦、合束，从而实现包含多个波长分量的多波长激光束。本发明具有如下特点：1)避免使用凸透镜进行准直、使用平面镜进行反射、最后再使用凸透镜进行汇聚合束，并使得装置减少器件个数，减小体积，更加紧凑，更有利于进行小型化集成。2)使用凹面镜进行多光束反射、聚焦、合束，各个不同光束之间夹角在π以内时均能够正常工作，即能够适应任意不同衍射级激光束的反射、聚焦、合束，从而避免上述两个专利存在的技术问题，即：本发明能够分别实现具有双波长、三波长、四波长、五波长激光的光束，用于飞秒
激光测距，以及其它需要实现多波长激光应用的光电测量中。通过本发明既能够实现多波长激光共光束应用，也能够实现多波长激光的分别独立应用。
5.本发明是通过以下技术方案实现的。
6.本发明的一种凹面反射聚焦多波长激光束产生方法，以声光调制器的光频衍射色散为基础，用频率信号进行频移控制，激发出-2级、-1级、0级、 1级、 2级，共5个衍射光波长，使用光阑器件对其进行遮挡和分选，并通过凹面反射镜进行重新反射和聚焦合束，能够分别实现具有双波长、三波长、四波长、五波长激光的光束。仅仅用单波长的连续激光，用正弦波频率调节方式控制声光调制器实现波长变化，使用声光调制器多级衍射方式获得激光光束的不同波长，再使用凹面镜将其反射、聚焦、合束，从而实现包含多个波长分量的多波长激光束，便于使用一个激光器应对具有多个波长需求的工程应用场合。
7.本发明的一种凹面反射聚焦多波长激光束产生方法，以声光调制器的光频衍射色散为基础，用频率信号进行频移控制，激发出-2级、-1级、0级、 1级、 2级，共5个衍射光波长，使用光阑器件对其进行遮挡和分选，并通过凹面反射镜进行重新反射和聚焦合束，能够分别实现具有双波长、三波长、四波长、五波长激光的光束。所述一种凹面反射聚焦多波长激光束产生方法，仅仅用单波长的连续激光，用正弦波频率调节方式控制声光调制器实现波长变化，使用声光调制器多级衍射方式获得激光光束的不同波长，再使用凹面镜将其反射、聚焦，重新穿过声光调制器后被提取出来，实现具有多波长分量特征的合束激光。
8.若直接在声光调制器后提取出单个波长的激光，分别使用，即所产生的多波长激光不经合束，应用更加灵活。
9.本发明的一种凹面反射聚焦多波长激光束产生装置，包括激光器、偏振分光镜、λ/2波片、声光调制器、光阑、凹面反射镜和正弦信号源，用于实现本发明所述的一种凹面反射聚焦多波长激光束产生方法。
10.由激光器产生的激光，经过偏振分光镜、穿过λ/2波片，到达声光调制器。使用正弦信号源的频率，对经过声光调制器的激光频率进行移频控制，产生-2级、-1级、0级、 1级、 2级，共五个波长的衍射激光，该激光经过光阑时，被光阑进行光束选通，能够分别选取具有1～5个波长分量的激光通过，经过光阑选通后通过的激光，经过凹面反射镜反射后回到声光调制器，再次被声光调制器进行移频，穿过λ/2波片，经过偏振分光镜反射，生成具有共束特征、包含多个波长分量的多波长激光束，实现多波长激光束输出。
11.作为优选，使用声光调制器衍射的工作方式产生呈放射性分布的多束不同激光波长的激光束，使用一个具有球面特征的凹面镜，实现呈放射性的多束不同波长激光束的反射与汇聚合束。
12.作为优选，所用的具有球面特征的凹面镜，其球心位置与声光调制器产生的多束衍射激光束的汇聚点相重合。
13.有益效果：
14.1、本发明公开的一种凹面反射聚焦多波长激光束产生方法及装置，仅仅使用单波长的连续激光，用正弦波频率调节方式控制声光调制器实现波长变化，使用声光调制器多级衍射方式获得激光光束的不同波长，再使用凹面镜将其反射、聚焦、合束，从而实现包含多个波长分量的多波长激光束。避免了使用凸透镜进行准直、使用平面镜进行反射、最后再使用凸透镜进行汇聚合束，并使得装置减少器件个数，减小体积，更加紧凑，更有利于进行
小型化集成。
15.2、本发明公开的一种凹面反射聚焦多波长激光束产生方法及装置，仅仅依靠一个波长的激光产生具有2～5个波长合束的多波长激光，使用正弦频率调控波长变化，结构简单、可靠，成本低廉、易实现，且能够使用一个激光器应对具有多个波长需求的工程应用场合；另外，本发明所产生的多波长激光，可以不经合束，在声光调制器后取出，分别使用。使得其应用更加灵活。
附图说明
16.图1为本发明公开的一种凹面反射聚焦多波长激光束产生装置的结构示意图。
17.其中：1—激光器、2—偏振分光镜、3—λ/2波片、4—声光调制器、5—光阑、6—凹面反射镜、7—正弦信号源。
具体实施方式
18.为了更好地说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
19.实施例1：
20.如图1所示，如图1所示，本实施例公开的一种凹面反射聚焦多波长激光束产生装置，由激光器1、偏振分光镜2、λ/2波片3、声光调制器4、光阑5、凹面反射镜6和正弦信号源7组成。
21.由激光器1产生的激光，经过偏振分光镜2、穿过λ/2波片3，到达声光调制器4。使用正弦信号源7的频率，对经过光调制器4的激光频率进行移频控制，产生-2级、-1级、0级、 1级、 2级，共五个波长的衍射激光，该激光经过光阑5时，被光阑5进行光束选通，能够分别选取具有1～5个波长分量的激光通过，然后，经过光阑5选通后通过的激光，经过凹面反射镜6反射后回到声光调制器4，再次被声光调制器4进行移频，穿过λ/2波片3，经过偏振分光镜2反射，生成具有共束特征、包含多个波长分量的多波长激光束8，实现多波长激光束输出。
22.本实施例公开的一种凹面反射聚焦多波长激光束产生方法，以声光调制器的光频衍射色散为基础，用频率信号进行频移控制，激发出-2级、-1级、0级、 1级、 2级，共5个衍射光波长，使用光阑器件对其进行遮挡和分选，并通过凹面反射镜进行重新反射和聚焦合束，能够分别实现具有双波长、三波长、四波长、五波长激光的光束，用于飞秒激光测距，以及其它需要实现多波长激光应用的光电测量中。
23.实施例2：
24.如图1所示，本实施例公开的一种凹面反射聚焦多波长激光束产生装置，由激光器1、偏振分光镜2、λ/2波片3、声光调制器4、光阑5、凹面反射镜6和正弦信号源7组成。
25.由激光器1产生的激光，经过偏振分光镜2、穿过λ/2波片3，到达声光调制器4。使用正弦信号源7的频率，对经过光调制器4的激光频率进行移频控制，产生-2级、-1级、0级、 1级、 2级，共五个波长的衍射激光，该激光经过光阑5时，被光阑5进行光束选通，能够分别选取具有1～5个波长分量的激光通过，然后，经过光阑5选通后通过的激光，经过凹面反射镜6反射后回到声光调制器4，再次被声光调制器4进行移频，穿过λ/2波片3，经过偏振分光镜2反射，生成具有共束特征、包含多个波长分量的多波长激光束8，实现多波长激光束输出。
26.本实施例公开的一种凹面反射聚焦多波长激光束产生方法，仅仅用单波长的连续激光，用正弦波频率调节方式控制声光调制器实现波长变化，使用声光调制器多级衍射方式获得激光光束的不同波长，再使用凹面镜将其反射、聚焦，在声光调制器后分波长各自单独取出，分别使用，即所提取出所产生的多波长激光不经合束，应用更加灵活。
27.实施例3：
28.如图1所示，本实施例公开的一种凹面反射聚焦多波长激光束产生装置，由激光器1、偏振分光镜2、λ/2波片3、声光调制器4、光阑5、凹面反射镜6和正弦信号源7组成。
29.由激光器1产生的激光，经过偏振分光镜2、穿过λ/2波片3，到达声光调制器4。使用正弦信号源7的频率，对经过光调制器4的激光频率进行移频控制，产生-2级、-1级、0级、 1级、 2级，共五个波长的衍射激光，该激光经过光阑5时，被光阑5进行光束选通，能够分别选取具有1～5个波长分量的激光通过，然后，经过光阑5选通后通过的激光，经过凹面反射镜6反射后回到声光调制器4，再次被声光调制器4进行移频，穿过λ/2波片3，经过偏振分光镜2反射，生成具有共束特征、包含多个波长分量的多波长激光束8，实现多波长激光束输出。
30.使用声光调制器衍射的工作方式产生呈放射性分布的多束不同激光波长的激光束，使用一个具有球面特征的凹面镜，实现呈放射性的多束不同波长激光束的反射与汇聚合束。
31.所用的具有球面特征的凹面镜，其球心位置与声光调制器产生的多束衍射激光束的汇聚点相重合。
32.由于正弦频率的调节细度和频率准确度非常高，能够获得的波长调节细度也非常高，能够实现测量光束波长分量的精细调节。
33.以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。