CN114253003B - 一种管壳激光准直调试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管壳激光准直调试装置及方法，基于激光光轴的第1路氦氖红光校准，调节光阑使得光斑尽量小、坐标纸和高度尺同时定位俯仰偏摆，激光芯片位置定位红光上下左右直线位置；基于第1路氦氖红光的第2路氦氖红光校准，依据第1路氦氖红光确定初始位置，第2路氦氖红光落在第1路氦氖红光发光点来校准俯仰偏摆；基于校准后的红光及平板反射镜校准激光管壳俯仰偏摆位置；基于两路红光调试长焦平凸聚焦透镜俯仰偏摆及上下左右位置；基于聚焦后红光校准小孔光阑上下左右位置；基于长焦平凸聚焦透镜工作焦距调整光阑前后位置。本发明解决了激光准直调试难度大、激光光轴与管壳不平行、调试空间需求大等问题，适用于各类管壳激光光路调试。

Description

一种管壳激光准直调试装置及方法

技术领域

本发明涉及测量测试技术领域，具体涉及一种管壳激光准直调试装置及方法。

背景技术

半导体激光器因光电转换效率高、重量轻、波长覆盖范围广等优势已被广泛应用于激光焊接、光学传感、红外探测等领域。作为工程应用优势光源，半导体激光器受限于芯片发光原理，其直接输出激光发散角大，必须进行准直。半导体激光芯片作为敏感元件，需管壳封装，以便安装于各类光学***中，这就要求管壳激光器应当输出准直且与管壳机械结构平行的激光。目前的管壳激光器准直通常采用的方案为刀口法或光束质量分析仪，刀口法调试难度大、准直效果较差且需要大光轴空间，而光束质量分析仪光轴的参考为设备本身，所以当激光器管壳固定有偏差时，准直后的激光光轴与激光管壳无法平行，激光器安装到***中无光轴参考，给实际工程应用带来了困难，且导致激光器很多时候准直只能在外部准直，这无疑增加了工程复杂性，进而影响***稳定性。

发明内容

本发明是为了解决激光准直调试难度大、无法做到光轴与管壳中心一致、调试空间需求大的问题，提供一种管壳激光准直调试装置及方法，建立了准直透镜、聚集透镜、小孔光阑、功率计激光芯片成像观测***，可以通过功率计示数直观检测激光器的准直效果，不同于传统的刀口法远距离、大空间多点测试及模拟计算，该方法直观简单。本发明通过简单直观的方法实现管壳激光的准直，且保证输出激光于管壳平行，提高管壳激光准直效率及管壳激光器的工程使用性。

本发明提供一种管壳激光准直调试装置，包括设置在待准直管壳激光器两侧用于发射第1路氦氖红光的第一氦氖激光器、用于发射第2路氦氖红光的第二氦氖激光器，依次设置在第一氦氖激光器输出端和待准直管壳激光器激光输出端之间的可调光阑、功率计、小孔光阑、长焦平凸聚焦透镜，设置在待准直管壳激光器与第二氦氖激光器之间的平板反射镜，可移动的高度尺，设置在高度尺上的坐标纸，可移动的定位螺钉，用于固定待准直管壳激光器、第一氦氖激光器、第二氦氖激光器、功率计、小孔光阑、长焦平凸聚焦透镜的一维直线平移台、二维光学调整架和设置在待准直管壳激光器内的准直透镜；

可调光阑设置在第一氦氖激光器的激光输出端，平板反射镜贴合在待准直管壳激光器的后侧外壁，一维直线平移台和二维光学调整架设置在光学平台上，定位螺钉安装在光学平台上，定位螺钉用于作为高度尺的位置基准点，待准直管壳激光器包括激光芯片。

本发明所述的一种管壳激光准直调试装置，作为优选方式，待准直管壳激光器、第一氦氖激光器、第二氦氖激光器和长焦平凸聚焦透镜均分别设置在五维调整***上，五维调整***包括3只一维直线平移台和1只二维光学调整架，小孔光阑设置在三维调试***上，三维调试***包括3只一维直线平移台，功率计设置在1只一维直线平移台上；

可调光阑为直径可调的圆孔光阑，直径调节范围为0～8mm；定位螺钉内六角螺钉，平板反射镜为方形，功率计与小孔光阑高度相同。

本发明提供一种管壳激光准直调试方法，包括以下步骤：

S1、依据光学平台平面校准第一氦氖激光器发出的第1路氦氖红光的俯仰；

S2、校准第1路氦氖红光的偏摆；

S3、降低待准直管壳激光器的上下位置，依据待准直管壳激光器内激光芯片的位置进行第1路氦氖红光上下左右直线位置校准；

S4、将校准好的第1路氦氖红光作为基准校准第二氦氖激光器发出的第2路氦氖红光；

S5、依据第1路氦氖红光、第2路氦氖红光和平板反射镜校待准直管壳激光器的俯仰偏摆位置；

S6、依据第1路氦氖红光、第2路氦氖红光进行长焦平凸聚焦透镜和小孔光阑的位置校准，并进行功率计安装；

S7、回升待准直管壳激光器到初始位置，精密调节准直透镜的位置，直至功率计显示输出功率最大，待准直管壳激光器调试完成。

本发明所述的一种管壳激光准直调试方法，作为优选方式，步骤S1包括以下步骤：

S11、通过可调光阑使第1路氦氖红光光斑输出尽量小、形成无衍射效果；

S12、使用贴有坐标纸的高度尺记录近场光斑高度H1；

S13、将高度尺移动至远离第1路氦氖红光的光学平台远端，调节固定第1路氦氖红光的二维光学调整架的俯仰旋钮使得远场光斑落在H1处；

S14、将高度尺移回步骤S12中的位置重新获得近场光斑的高度并判断是否为H1，如果是，则第1路氦氖红光的俯仰校准完成；如果否，则返回步骤S13。

本发明所述的一种管壳激光准直调试方法，作为优选方式，步骤S2包括以下步骤：

S21、将定位螺钉固定在光学平台上，记录定位螺钉在光学平台的列数信息，定位螺钉的位置在第1路氦氖红光的近场靠近输出端，且左右部分偏离第1路氦氖红光的光轴；

S22、以定位螺钉为基准点，放置贴有坐标纸的高度尺，获得近场光斑准确位置并在坐标纸上做标记点；

S23、将定位螺钉取下，在光学平台上相同列的远场位置固定定位螺钉，以定位螺钉为基准点，放置贴有坐标纸的高度尺，观察远场光斑左右偏离位置，调节固定第1路氦氖红光的二维光学调整架的偏摆旋钮，使光斑与步骤S22的标记点重合；

S24、将定位螺钉取下并安装在近场位置，判断光斑是否落在步骤S22所做的标记点上，若是，则进入步骤S25；若否，则返回步骤S22；

S25、判断近场光斑位置是否在调节过程中发生俯仰变化，俯仰变化为近场光斑落在标记点的上方或下方，若是，则返回步骤S1，若否，则第1路氦氖红光的偏摆校准完成。

本发明所述的一种管壳激光准直调试方法，作为优选方式，步骤S3包括以下步骤：

S31、将待准直管壳激光器的高度降至至最低，再上升至固定待准直管壳激光器的一维直线平移台行程的1/2位置；

S32、调整一维直线平移台的上下和左右位置使光斑与待准直管壳激光器的激光芯片重合，记录固定待准直管壳激光器和固定第一氦氖激光器的一维直线平移台的千分尺数据，并将定位螺钉安装在第1路氦氖红光偏摆校准中的远场位置，放置高度尺并做标记点M，第1路氦氖红光上下左右直线位置校准完成。

本发明所述的一种管壳激光准直调试方法，作为优选方式，步骤S4包括以下步骤：

S41、确定第2路氦氖红光上下左右初始位置；

S42、关闭第1路氦氖红光，开启第2路氦氖红光，调整固定第二氦氖激光器的二维光学调整架的俯仰偏摆旋钮，使第2路氦氖红光与第1路氦氖红光的光阑中心重合；

S43、关闭第2路氦氖红光，开启第1路氦氖红光，判断第1路氦氖红光是否落在第2路氦氖红光发光点处，如果是，则第2路氦氖红光俯仰偏摆校准完成，如果否，从返回步骤S41。

本发明所述的一种管壳激光准直调试方法，作为优选方式，步骤S5包括以下步骤：

S51、降低待准直管壳激光器的高度至最低，开启第1路氦氖红光；

S52、从上方确认固定第二氦氖激光器的二维光学调整架与光学平台的水平垂直方向无偏移夹角，并通过一维直线平移台调整第2路氦氖红光的上下左右位置，使第1路氦氖红光落在第2路氦氖红光发光点出，固定第二氦氖激光器的上下左右位置；

S53、依照步骤S32记录的千分尺数据恢复待准直管壳激光器的高度；

S54、开启第2路氦氖红光，将平面反射镜贴靠于待准直管壳激光器的后壁中心，此时第2路氦氖红光形成反射光，调节固定待准直管壳激光器的二维光学调整架旋钮使得平板反射镜形成的反射光位于第2路氦氖红光的发光点，待准直管壳激光器的俯仰偏摆位置校准完成。

本发明所述的一种管壳激光准直调试方法，作为优选方式，步骤S6包括以下步骤：

S61、将待准直管壳激光器的高度降至最低，关闭第1路氦氖红光，从上方确认固定长焦平凸聚焦透镜的二维光学调整架与光学平台在水平垂直方向无偏移夹角；

S62、调整固定长焦平凸聚焦透镜的二维光学调整架的旋钮，使聚焦后的第2路氦氖红光光斑与第1路氦氖红光光阑中心重合；调整固定长焦平凸聚焦透镜的一维平移台的上下左右位置，使长焦平凸聚焦透镜的反射光与第2路氦氖红光发光点中心重合；

S63、开启第1路氦氖红光，依据第1路氦氖红光位置初步安装小孔光阑并调试使小孔光阑位于第1路氦氖红光与长焦平凸聚焦透镜之间，通过固定小孔光阑的一维平移台调试小孔光阑的上下左右位置，直至小孔光阑的中心与第1路氦氖红光光斑完全重合；

S64、通过一维平移台调试小孔光阑的前后位置，直至小孔光阑位于长焦平凸聚焦透镜的焦点位置，通过游标卡尺测量小孔光阑与长焦平凸聚焦透镜的距离，焦点位置为长焦平凸聚焦透镜的既定参数；

S65、调整固定功率计的一维直线平移台，使功率计的接收口中心高度与第1路氦氖红光同高同心，贴靠小孔光阑后方固定功率计。

本发明所述的一种管壳激光准直调试方法，作为优选方式，步骤S7中，准直透镜的调整方法为：使用第2路氦氖红光校准准直透镜的初步位置，使用功率计、小孔光阑和长焦平凸聚焦透镜组合实时调节准直透镜的位置，直至功率计显示最大。

本发明的整套调试装置安装在光学平台上，包括氦氖红光、待准直的管壳激光器、贴有坐标纸的高度尺、定位螺钉、二维光学调整架、一维直线平移台、可调光阑、平板反射镜、长焦平凸聚焦透镜、小孔光阑、功率计，游标卡尺；

定位螺钉在光学平台近、远场位置放置提供统一定位点；贴有坐标纸的高度尺为氦氖红光校准提供观测基准；

第1路氦氖红光、第2路氦氖红光、待准直的管壳激光器、长焦平凸聚焦透镜均装配于由3只一维直线平移台和1只二维光学调整架组合构成的五维调整***上，小孔光阑均装配于由3只一维直线平移台构成的三维调试***，功率计装配于1只一维直线平移台上；定位螺钉为安装于光学平台的内六角M6螺钉；的可调光阑为圆孔光阑，大小可调节，利用可调光阑调整孔径，缩小第1路氦氖红光的光斑；

待准直的管壳激光器内固定安装激光芯片，通过调整五维调整***使得第1路氦氖红光、第2路氦氖红光分别位于管壳激光器的两侧，且三者同光轴；长焦平凸聚焦透镜聚焦第2路氦氖红光，聚焦点位于小孔光阑处，且透镜平面反射光斑与上述光轴重合，小孔光阑后方安装同高度安装功率计，聚焦透镜与激光准直透镜、小孔光阑、功率计共同构成激光芯片成像***；平板反射镜靠贴于管壳激光器外壁，通过反射1路红光完成激光管壳校准，平板反射镜为规则方形，且镜面与反射面平行度良好，保证与待准直激光器管壳可紧密贴合；

利用的第2路氦氖红光校准待准直管壳激光准直透镜的初步位置，利用长焦平凸聚焦透镜、小孔光阑、功率计组合实时调节准直透镜位置，直至功率计显示最大，则带准直管壳激光器输出准直良好、且与激光管壳平行的激光；

依据待准直的管壳激光器内激光芯片的位置及光学平台校准第1路氦氖红光俯仰、偏摆、上下左右直线位置，校准好的第1路氦氖红光作为基准校准第2路氦氖红光，；联调第1、2路氦氖红光完成长焦平凸聚焦透镜、小孔光阑、功率计的校准；二维光学调整架实现俯仰偏摆调节，一维直线平移台实现上下作为直线位置调节。

第1路氦氖红光俯仰校准步骤如下：

(1)通过可调光阑使第1路氦氖红光光斑输出尽量小，即无衍射效果；

(2)采用贴有坐标纸的高度尺记录近场光斑高度H1；

(3)将高度尺移动至远离第1路氦氖红光的光学平台远端，调节第1路氦氖红光的二维光学调整架俯仰旋钮使得远场光斑落在H1处；

(4)将高度尺移回步骤(2)中的位置重新获得近场光斑的高度，如为H1，即认为俯仰校准完成；如为不同高度则重复步骤(2)、(3)直至远近场光斑在同一高度。

第1路氦氖红光偏摆校准步骤如下：

(1)定位螺钉固定在光学平台上，并记录定位螺钉所在光学平台的列数信息；定位螺钉的位置在第1路氦氖红光近场靠近输出端，且左右部分偏离第1路氦氖红光光轴；

(2)以螺钉为基准点，放置贴有坐标纸的高度尺，获得近场光斑准确位置并在坐标纸上做标记点；

(3)将步骤(1)中的螺钉取下，在光学平台上相同列的远场位置固定螺钉，同步骤(2)的方式放置贴有坐标纸的高度尺，观察光斑左右偏离位置，调节第1路氦氖红光二维光学调整架偏摆旋钮，使光斑与步骤(2)所做的标记点重合；

(4)再次取下螺钉，安装在近场位置，观察光斑是否落在标记点上，若未落在标记点上则需要重复步骤(2)、(3)、(4)直至远近场光斑无左右偏摆；

(5)判断光斑位置是否在调节过程中发生俯仰变化即光斑落在标记点的上方或下方，若发生，则重新进行第1路氦氖红光的俯仰。

第1路氦氖红光上下左右直线位置校准步骤如下：

(1)降低待准直管壳激光器的高度至最低，上升其高度至一维直线平移台行程的1/2位置；

(2)调整第1路氦氖红光上下和左右直线平移台，使得光斑与激光芯片重合，此时记录激光器及第1路氦氖红光直线平移台千分尺数据，并将定位螺钉安装在第1路氦氖红光偏摆校准中的远场位置，放置高度尺，做标记点M。

第2路氦氖红光俯仰偏摆校准步骤如下：

S1、确定第2路氦氖红光上下左右初始位置；

S2、关闭第1路氦氖红光，开启第2路氦氖红光，调整第2路氦氖红光二维光学调整架的俯仰偏摆旋钮，使得第2路氦氖红光与第1路氦氖红光光阑中心完全重合；

S3、关闭第2路氦氖红光，开启第1路氦氖红光，观察第1路氦氖红光是否落在第2路氦氖红光发光点处，如不重合，从S1重新开始执行，直至第2路氦氖红光与第1路氦氖红光完全重合；

第2路氦氖红光上下左右初始位置确定步骤如下：

降低待准直管壳激光器的高度至最低，开启第1路氦氖红光，从上方看第2路氦氖红光二维光学调整架与光学平台水平垂直方向无偏移夹角，并通过一维直线平移台调整第2路氦氖红光上下左右位置，保证第1路氦氖红光落在第2路氦氖红光发光点出，固定2路上下左右氦氖红光初始位置。

待准直激光管壳俯仰偏摆校准步骤如下：

依照记录的千分尺数据恢复管壳激光器高度，开启第2路氦氖红光，平面反射镜贴靠于管壳后壁中心，此时第2路氦氖红光形成反射光，调节激光器二维光学调整架旋钮使得平板反射镜形成的反射光位于第2路氦氖红光的发光点。

长焦平凸聚焦透镜校准步骤如下：

降低待准直管壳激光器高度至最低，关闭第1路氦氖红光，从上方看长焦平凸聚焦透镜二维光学调整架与光学平台水平垂直方向无偏移夹角，调整聚焦透镜二维光学调整架旋钮，使得聚焦后的第2路红光光斑与第1路氦氖红光光阑中心重合；调整一维平移台，移动聚焦透镜上下左右位置，使其反射光与第2路氦氖红光发光点中心重合。

小孔光阑及功率计安装步骤如下：

开启第1路氦氖红光，依据第1路氦氖红光位置初步安装小孔光阑调试***，位于第1路氦氖红光与聚焦透镜之间，通过一维平移台调试小孔上下左右位置，直至小孔光阑中心与第1路氦氖红光光斑完全重合；通过一维平移台调试小孔光阑前后位置，直至小孔光阑位于聚焦透镜的焦点位置，二者之间的距离通过游标卡尺测量，焦点位置为透镜既定参数；调整功率计一维直线平移台，使接收口中心高度与第1路氦氖红光同高同心，贴靠小孔光阑后方固定功率计。

本发明与现有技术相比的优点在于：

目前常见的半导体管壳激光器，常见准直方法为刀口法或光束质量分析仪准直。刀口法准直时，要求刀口置于距离输出光较远位置，调试空间大，且刀口约束的是激光一个轴向的光斑，无法保证另一轴向光斑准直度，因此其准直后的激光光束质量较差，该方法常用于科学研究阶段的原理样机研制，不具备工程适用性。另外一种是光束质量分析仪，可以直观的测量准直激光的光束质量，其可以保证准直效果，但是其参考光为其自带光源，因此被准直后的激光光束是与其参考光平行的。但是在实际工程应用中，安装管壳激光器时通常以激光管壳为机械定位，这就要求输出激光与管壳平行，而光束质量分析仪准直调试的激光无法保证这一点。本发明通过激光芯片位置建立2路氦氖红光指示光，为后续聚焦透镜及准直透镜的调试建立了标准，是激光管壳位置的基准，这在传统方法中是完全没有被关注到的工程需求。本发明建立了准直透镜、聚集透镜、小孔光阑、功率计激光芯片成像观测***，可以通过功率计示数直观检测激光器的准直效果，不同于传统的刀口法远距离、大空间多点测试及模拟计算，该方法直观简单。本发明通过简单直观的方法实现管壳激光的准直，且保证输出激光于管壳平行，提高管壳激光准直效率及管壳激光器的工程使用性。

附图说明

图1为一种管壳激光准直调试装置结构示意图；

图2为一种管壳激光准直调试装置一维直线平移台示意图；

图3为一种管壳激光准直调试装置二维光学调整架示意图；

图4为一种管壳激光准直调试方法流程图。

附图标记：

1、第一氦氖激光器；2、第二氦氖激光器；3、可调光阑；4、功率计；5、小孔光阑；6、长焦平凸聚焦透镜；7、平板反射镜；8、高度尺；9、坐标纸；10、定位螺钉；11、一维直线平移台；12、二维光学调整架；13、准直透镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1-3所示，一种管壳激光准直调试装置，包括设置在待准直管壳激光器两侧用于发射第1路氦氖红光的第一氦氖激光器1、用于发射第2路氦氖红光的第二氦氖激光器2，依次设置在第一氦氖激光器1输出端和待准直管壳激光器激光输出端之间的可调光阑3、功率计4、小孔光阑5、长焦平凸聚焦透镜6，设置在待准直管壳激光器与第二氦氖激光器2之间的平板反射镜7，可移动的高度尺8，设置在高度尺8上的坐标纸9，可移动的定位螺钉10，用于固定待准直管壳激光器、第一氦氖激光器1、第二氦氖激光器2、功率计4、小孔光阑5、长焦平凸聚焦透镜6的一维直线平移台11、二维光学调整架12和设置在待准直管壳激光器内的准直透镜13；

可调光阑3贴合在第一氦氖激光器1的激光输出端，平板反射镜7贴合在待准直管壳激光器的后侧外壁，一维直线平移台11和二维光学调整架12设置在光学平台上，定位螺钉10安装在光学平台上，定位螺钉10用于作为高度尺8的位置基准点，待准直管壳激光器包括激光芯片；

待准直管壳激光器、第一氦氖激光器1、第二氦氖激光器2和长焦平凸聚焦透镜6均分别设置在五维调整***上，五维调整***包括3只一维直线平移台11和1只二维光学调整架12，小孔光阑5设置在三维调试***上，三维调试***包括3只一维直线平移台11，功率计4设置在1只一维直线平移台11上；

可调光阑3为直径可调的圆孔光阑，直径调节范围为0～8mm；定位螺钉10内六角螺钉，平板反射镜7为方形，功率计4与小孔光阑5高度相同。

实施例2

如图1-3所示，一种管壳激光准直调试装置，整套调试装置安装在光学平台上，包括第一氦氖激光器1、第一氦氖激光器2、待准直的管壳激光器、贴有坐标纸9的高度尺8、定位螺钉10、二维光学调整架12、一维直线平移台11、可调光阑3、平板反射镜7、长焦平凸聚焦透镜6、小孔光阑5、功率计4，游标卡尺。

定位螺钉10在光学平台近、远场位置放置提供统一定位点；贴有坐标纸的高度尺为氦氖红光校准提供观测基准；

第一氦氖激光器1、第一氦氖激光器2、待准直的管壳激光器、长焦平凸聚焦透镜6均装配于由3只一维直线平移台和1只二维光学调整架组合构成的五维调整***上，小孔光阑5均装配于由3只一维直线平移台构成的三维调试***，功率计4装配于1只一维直线平移台上；定位螺钉10为安装于光学平台的内六角M6螺钉；可调光阑3为圆孔光阑，大小可调节。利用可调光阑调整孔径，缩小第1路氦氖红光的光斑。

待准直的管壳激光器内固定安装激光芯片，通过调整五维调整***使得第1路氦氖红光、第2路氦氖红光分别位于管壳激光器的两侧，且三者同光轴；长焦平凸聚焦透镜6聚焦第2路氦氖红光，聚焦点位于小孔光阑3处，且透镜平面反射光斑与上述光轴重合，小孔光阑3后方同高度安装功率计4，聚焦透镜与激光准直透镜13、小孔光阑3、功率计4共同构成激光芯片成像***；平板反射镜7靠贴于管壳激光器外壁，通过反射1路红光完成激光管壳校准，平板反射镜7为规则方形，且镜面与反射面平行度良好，保证与待准直激光器管壳可紧密贴合。

第一氦氖激光器1和第一氦氖激光器2：输出准直可见氦氖红光，为管壳激光器准直***调试提供指示；

待准直管壳激光器：含有激光芯片，上电输出大发散角激光，需***准直透镜实现准直光输出；

贴有坐标纸9的高度尺8：为氦氖光校准提供观测基准；

定位螺钉10：为高度尺在光学平台近、远场位置放置提供统一定位点，安装于光学平台的内六角M6螺钉；

二维光学调整架12：装配于氦氖红光、透镜等***中，实现俯仰偏摆调节；

一维直线平移台11：装配于氦氖红光、透镜等***中，实现上下左右前后直线位置调节；

可调光阑3：调整孔径，缩小1路氦氖红光光斑，直径可在0～8mm调节；

平板反射镜7：规则方形，镜面与反射面平行度良好，可与待准直激光器管壳紧密贴合，实现管壳俯仰偏摆调节；

长焦平凸聚焦透镜6：长焦距，面型为平凸，已知工作距离，在激光工作波长处透过率高；

小孔光阑5：孔径小于激光芯片发光单元成像尺寸；

功率计4：可测待准直激光波长，测试范围覆盖激光功率；

游标卡尺：常见游标卡尺，定位聚焦透镜与小孔光阑之间间距。

氦氖红光为输出准直红光的小型氦氖激光器，可为近、远场光路提供指示，本校准装置含有2路氦氖红光，具体输出波长为633nm氦氖激光，输出准直光斑直径4mm，人眼可见，调试便捷；

第一氦氖激光器1和第一氦氖激光器2，具体输出波长为633nm氦氖激光，输出准直光斑直径4mm；待准直的管壳激光器：含有激光芯片，具体本实施例为波长1.5μm激光芯片，平均功率50mw，芯片发光尺寸为2*150μm；平板反射镜7：规则方形，本实施例采用的5*5*5mm镀金反射镜；长焦平凸聚焦透镜6：本实施例采用焦距为80mm，平面工作距为76.2mm，1.5μm波长处透过率98％；小孔光阑5：本实施例光阑孔径为0.5mm；功率计4：可测1.5μm激光，功率测试范围0～100mW。

实施例3

如图4所示，一种管壳激光准直调试方法，包括以下步骤：

S1、依据光学平台平面校准第一氦氖激光器1发出的第1路氦氖红光的俯仰；

S11、通过可调光阑3使第1路氦氖红光光斑输出尽量小、形成无衍射效果；

S12、使用贴有坐标纸9的高度尺8记录近场光斑高度H1；

S13、将高度尺8移动至远离第1路氦氖红光的光学平台远端，调节固定第1路氦氖红光的二维光学调整架12的俯仰旋钮使得远场光斑落在H1处；

S14、将高度尺8移回步骤S12中的位置重新获得近场光斑的高度并判断是否为H1，如果是，则第1路氦氖红光的俯仰校准完成；如果否，则返回步骤S13；

S2、校准第1路氦氖红光的偏摆；

S21、将定位螺钉10固定在光学平台上，记录定位螺钉10在光学平台的列数信息，定位螺钉10的位置在第1路氦氖红光的近场靠近输出端，且左右部分偏离第1路氦氖红光的光轴；

S22、以定位螺钉10为基准点，放置贴有坐标纸9的高度尺8，获得近场光斑准确位置并在坐标纸9上做标记点；

S23、将定位螺钉10取下，在光学平台上相同列的远场位置固定定位螺钉10，以定位螺钉10为基准点，放置贴有坐标纸9的高度尺8，观察远场光斑左右偏离位置，调节固定第1路氦氖红光的二维光学调整架12的偏摆旋钮，使光斑与步骤S22的标记点重合；

S24、将定位螺钉10取下并安装在近场位置，判断光斑是否落在步骤S22所做的标记点上，若是，则进入步骤S25；若否，则返回步骤S22；

S25、判断近场光斑位置是否在调节过程中发生俯仰变化，俯仰变化为近场光斑落在标记点的上方或下方，若是，则返回步骤S1，若否，则第1路氦氖红光的偏摆校准完成；

S3、降低待准直管壳激光器的上下位置，依据待准直管壳激光器内激光芯片的位置进行第1路氦氖红光上下左右直线位置校准；

S31、将待准直管壳激光器的高度降至至最低，再上升至固定待准直管壳激光器的一维直线平移台11行程的1/2位置；

S32、调整一维直线平移台11的上下和左右位置使光斑与待准直管壳激光器的激光芯片重合，记录固定待准直管壳激光器和固定第一氦氖激光器1的一维直线平移台11的千分尺数据，并将定位螺钉10安装在第1路氦氖红光偏摆校准中的远场位置，放置高度尺8并做标记点M，第1路氦氖红光上下左右直线位置校准完成；

S4、将校准好的第1路氦氖红光作为基准校准第二氦氖激光器2发出的第2路氦氖红光；

S41、确定第2路氦氖红光上下左右初始位置；

S42、关闭第1路氦氖红光，开启第2路氦氖红光，调整固定第二氦氖激光器2的二维光学调整架12的俯仰偏摆旋钮，使第2路氦氖红光与第1路氦氖红光的光阑中心重合；

S43、关闭第2路氦氖红光，开启第1路氦氖红光，判断第1路氦氖红光是否落在第2路氦氖红光发光点处，如果是，则第2路氦氖红光俯仰偏摆校准完成，如果否，从返回步骤S41；

S5、依据第1路氦氖红光、第2路氦氖红光和平板反射镜7校待准直管壳激光器的俯仰偏摆位置；

S51、降低待准直管壳激光器的高度至最低，开启第1路氦氖红光；

S52、从上方确认固定第二氦氖激光器2的二维光学调整架12与光学平台的水平垂直方向无偏移夹角，并通过一维直线平移台11调整第2路氦氖红光的上下左右位置，使第1路氦氖红光落在第2路氦氖红光发光点出，固定第二氦氖激光器2的上下左右位置；

S53、依照步骤S32记录的千分尺数据恢复待准直管壳激光器的高度；

S54、开启第2路氦氖红光，将平面反射镜7贴靠于待准直管壳激光器的后壁中心，此时第2路氦氖红光形成反射光，调节固定待准直管壳激光器的二维光学调整架12旋钮使得平板反射镜7形成的反射光位于第2路氦氖红光的发光点，待准直管壳激光器的俯仰偏摆位置校准完成；

S6、依据第1路氦氖红光、第2路氦氖红光进行长焦平凸聚焦透镜6和小孔光阑5的位置校准，并进行功率计4安装；

S61、将待准直管壳激光器的高度降至最低，关闭第1路氦氖红光，从上方确认固定长焦平凸聚焦透镜6的二维光学调整架12与光学平台在水平垂直方向无偏移夹角；

S62、调整固定长焦平凸聚焦透镜6的二维光学调整架12的旋钮，使聚焦后的第2路氦氖红光光斑与第1路氦氖红光光阑中心重合；调整固定长焦平凸聚焦透镜6的一维平移台11的上下左右位置，使长焦平凸聚焦透镜6的反射光与第2路氦氖红光发光点中心重合；

S63、开启第1路氦氖红光，依据第1路氦氖红光位置初步安装小孔光阑5并调试使小孔光阑5位于第1路氦氖红光与长焦平凸聚焦透镜6之间，通过固定小孔光阑5的一维平移台11调试小孔光阑5的上下左右位置，直至小孔光阑5的中心与第1路氦氖红光光斑完全重合；

S64、通过一维平移台11调试小孔光阑5的前后位置，直至小孔光阑5位于长焦平凸聚焦透镜6的焦点位置，通过游标卡尺测量小孔光阑5与长焦平凸聚焦透镜6的距离，焦点位置为长焦平凸聚焦透镜6的既定参数；

S65、调整固定功率计4的一维直线平移台11，使功率计4的接收口中心高度与第1路氦氖红光同高同心，贴靠小孔光阑5后方固定功率计4；

S7、回升待准直管壳激光器到初始位置，精密调节准直透镜13的位置，直至功率计4显示输出功率最大，待准直管壳激光器调试完成；

准直透镜13的调整方法为：使用第2路氦氖红光校准准直透镜13的初步位置，使用功率计4、小孔光阑5和长焦平凸聚焦透镜6组合实时调节准直透镜13的位置，直至功率计4显示最大。

实施例4

如图4所示，一种管壳激光准直调试方法，包括以下步骤：

(1)依据激光芯片的位置校准1路氦氖红光俯仰；

(2)第1路氦氖红光俯仰偏摆校准；

(3)第1路氦氖红光上下左右直线位置；

(4)校准好的第1路氦氖红光作为基准校准第2路氦氖红光；

(5)用平板反射镜校准激光管壳俯仰偏摆：

(6)安装校准长焦平凸聚焦透镜：

(7)安装小孔光阑及功率计：

详细步骤如下：

开展第1路氦氖红光俯仰偏摆校准：定位螺钉10固定在光学平台上，本实施例固定位置为距离光学平台边缘第6列，第一氦氖激光器1发出的第1路氦氖红光光轴在第5列；以定位螺钉10顶点为基准点，放置高度尺8，获得近场光斑准确位置并在坐标纸9上做标记点；将螺钉取下，在光学平台上远场第6列位置固定螺钉，同样方式放置高度尺8，观察光斑左右位置；调节第一氦氖激光器1偏摆旋钮，使光斑落与近场所做的标记点重合(如发现俯仰发生了变化，即光斑应落在标记点的正上方或正下方)；再次取下定位螺钉10，安装在近场位置，观察光斑是否落在标记点上，否则需要重新做定位点并多次校准直至远近场光斑无左右偏摆，本实施例共进行3次反复调试；如发现光斑新发生了俯仰变化，应当完成偏摆校准之后重新校准俯仰，并核检左右位置，直至远近场光斑重合，本实施例发现有变化，进行1次调整后核检无误。

校准第1路氦氖红光上下左右直线位置：降低带有管壳的激光器高度至最低，上升其高度至一维直线平移台11行程1/2的位置，本实施例具体为24mm，以便后期准直透镜13调试***自由出入管壳内部；调整第1路氦氖红光上下和左右平移台，使得光斑与激光芯片重合，记录管壳激光器及1路氦氖红外平移台千分尺数据。将定位螺钉10安装在第6列远场位置，放置高度尺8，做标记点M，此时第1路氦氖红光校准完成。

校准第2路氦氖红光：降低带有管壳的激光器高度至最低，开启第1路氦氖红光，从上方看第2路调整架与光学平台水平垂直方向无偏移夹角，调整第2路氦氖红光上下左右位置，保证第1路氦氖红光落在第2路氦氖红光发光点处，固定第2路氦氖红光初始位置。关闭第1路氦氖红光，开启第2路氦氖红光，调整第2路俯仰偏摆旋钮，使得第2路氦氖红光与第1路光阑中心完全重合；关闭第2路氦氖红光，开启第1路氦氖红光，观察第1路氦氖红光是否落在第2路氦氖红光发光点处，如不重合，重复调试，直至第2路氦氖红光与第1路氦氖红光完全重合，记录2路氦氖红光直线平移台千分尺数据，本实施例中共重复4次调试实现第2路氦氖红光的校准。

依照记录的千分尺数据恢复管壳激光器高度，依据平面反射镜7调节激光器二维光学调整架12旋钮使得平面反射镜7形成反射光位于第2路氦氖红光的发光点。本实施例观察红光采用的是一张普通长方形白色小纸片。特别的，本实施例中，长焦平凸聚焦透镜66的平面朝向为第1路氦氖红光，再次降低待准直管壳激光器高度至最低，关闭第1路氦氖红光，从上方看长焦平凸聚焦透镜6的二维光学调整架12与光学平台水平垂直方向无偏移夹角，调整长焦平凸聚焦透镜6的二维光学调整架12旋钮，使得聚焦后的第2路红光光斑与第1路氦氖红光光阑中心重合；调整一维直线平移台11，移动长焦平凸聚焦透镜6上下左右位置，使其反射光与第2路氦氖红光发光点中心重合。特别的本实施例准直透镜13焦距为5.5mm的非球面准直镜，依据成像***原理获得聚焦光斑大小为2.18*0.03mm，位置应落在长焦平凸聚焦透镜6平面工作距离76.2mm，本实施例小孔口径为0.5mm。开启第1路氦氖红光，初步安装小孔光阑5调试***，调试小孔光阑5上下左右位置，直至小孔中心与第1路氦氖红光光斑完全重合；调试小孔光阑5前后位置，直至小孔光阑5与聚焦透镜平面之间的间距为76.2mm，二者之间的距离通过游标卡尺测量；调整功率计4的一维直线平移台11，使得接收口中心高度与第1路氦氖红光同高同心，贴靠小孔光阑5后方固定安装功率计4，聚焦透镜与激光准直透镜13、小孔光阑5、功率计4共同构成激光芯片成像***。

此实施例中，完成准直调试***的安装，开展准直透镜13调试。依据透镜焦距初步调试安装准直透镜13位置，参考第2路氦氖光调节透镜俯仰偏摆位置，将待准直的1.5μm管壳激光器恢复高度。开启激光芯片及功率计4，调试透镜上下左右位置，直至功率计4示数显示最高，本实施例最高为10.3mw，此时视为激光准直完成，测试激光光束质量与光束质量分析仪装置直接装调结果一致。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管壳激光准直调试装置，其特征在于：包括设置在待准直管壳激光器两侧用于发射第1路氦氖红光的第一氦氖激光器(1)、用于发射第2路氦氖红光的第二氦氖激光器(2)，依次设置在所述第一氦氖激光器(1)输出端和所述待准直管壳激光器激光输出端之间的可调光阑(3)、功率计(4)、小孔光阑(5)、长焦平凸聚焦透镜(6)，设置在所述待准直管壳激光器与所述第二氦氖激光器(2)之间的平板反射镜(7)，可移动的高度尺(8)，设置在所述高度尺(8)上的坐标纸(9)，可移动的定位螺钉(10)，用于固定所述待准直管壳激光器、所述第一氦氖激光器(1)、所述第二氦氖激光器(2)、所述功率计(4)、所述小孔光阑(5)、所述长焦平凸聚焦透镜(6)的一维直线平移台(11)、二维光学调整架(12)和设置在所述待准直管壳激光器内的准直透镜(13)；

所述可调光阑(3)设置在所述第一氦氖激光器(1)的激光输出端，所述平板反射镜(7)贴合在所述待准直管壳激光器的后侧外壁，所述一维直线平移台(11)和所述二维光学调整架(12)设置在光学平台上，所述定位螺钉(10)安装在所述光学平台上，所述定位螺钉(10)用于作为所述高度尺(8)的位置基准点，所述待准直管壳激光器包括激光芯片。

2.根据权利要求1所述的一种管壳激光准直调试装置，其特征在于：所述待准直管壳激光器、所述第一氦氖激光器(1)、所述第二氦氖激光器(2)和所述长焦平凸聚焦透镜(6)均分别设置在五维调整***上，所述五维调整***包括3只所述一维直线平移台(11)和1只所述二维光学调整架(12)，所述小孔光阑(5)设置在三维调试***上，所述三维调试***包括3只所述一维直线平移台(11)，所述功率计(4)设置在1只所述一维直线平移台(11)上；

所述可调光阑(3)为直径可调的圆孔光阑，直径调节范围为0～8mm；所述定位螺钉(10)为内六角螺钉，所述平板反射镜(7)为方形，所述功率计(4)与所述小孔光阑(5)高度相同。

3.根据权利要求1所述的一种管壳激光准直调试装置的调试方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、依据光学平台平面校准第一氦氖激光器(1)发出的第1路氦氖红光的俯仰；

S2、校准所述第1路氦氖红光的偏摆；

S3、降低待准直管壳激光器的上下位置，依据所述待准直管壳激光器内激光芯片的位置进行所述第1路氦氖红光上下左右直线位置校准；

S4、将校准好的所述第1路氦氖红光作为基准校准第二氦氖激光器(2)发出的第2路氦氖红光；

S5、依据所述第1路氦氖红光、所述第2路氦氖红光和平板反射镜(7)校所述待准直管壳激光器的俯仰偏摆位置；

S6、依据所述第1路氦氖红光、所述第2路氦氖红光进行长焦平凸聚焦透镜(6)和小孔光阑(5)的位置校准，并进行功率计(4)安装；

S7、回升所述待准直管壳激光器到初始位置，精密调节准直透镜(13)的位置，直至功率计(4)显示输出功率最大，所述待准直管壳激光器调试完成。

4.根据权利要求3所述的一种管壳激光准直调试方法，其特征在于：步骤S1包括以下步骤：

S11、通过可调光阑(3)使所述第1路氦氖红光形成无衍射效果；

S12、使用贴有坐标纸(9)的高度尺(8)记录近场光斑高度H1；

S13、将所述高度尺(8)移动至远离所述第1路氦氖红光的光学平台远端，调节固定所述第1路氦氖红光的二维光学调整架(12)的俯仰旋钮使得远场光斑落在H1处；

S14、将所述高度尺(8)移回步骤S12中的位置重新获得近场光斑的高度并判断是否为H1，如果是，则所述第1路氦氖红光的俯仰校准完成；如果否，则返回步骤S13。

5.根据权利要求3所述的一种管壳激光准直调试方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤：

S21、将定位螺钉(10)固定在所述光学平台上，记录所述定位螺钉(10)在所述光学平台的列数信息，所述定位螺钉(10)的位置在所述第1路氦氖红光的近场靠近输出端，且左右部分偏离所述第1路氦氖红光的光轴；

S22、以所述定位螺钉(10)为基准点，放置贴有坐标纸(9)的高度尺(8)，获得近场光斑准确位置并在所述坐标纸(9)上做标记点；

S23、将所述定位螺钉(10)取下，在所述光学平台上相同列的远场位置固定所述定位螺钉(10)，以所述定位螺钉(10)为基准点，放置贴有所述坐标纸(9)的所述高度尺(8)，观察远场光斑左右偏离位置，调节固定所述第1路氦氖红光的二维光学调整架(12)的偏摆旋钮，使光斑与步骤S22的标记点重合；

S24、将所述定位螺钉(10)取下并安装在近场位置，判断光斑是否落在步骤S22所做的标记点上，若是，则进入步骤S25；若否，则返回步骤S22；

S25、判断所述近场光斑位置是否在调节过程中发生俯仰变化，所述俯仰变化为所述近场光斑落在标记点的上方或下方，若是，则返回步骤S1，若否，则所述第1路氦氖红光的偏摆校准完成。

6.根据权利要求3所述的一种管壳激光准直调试方法，其特征在于：步骤S3包括以下步骤：

S31、将所述待准直管壳激光器的高度降至至最低，再上升至固定所述待准直管壳激光器的一维直线平移台(11)行程的1/2位置；

S32、调整所述一维直线平移台(11)的上下和左右位置使光斑与所述待准直管壳激光器的激光芯片重合，记录固定所述待准直管壳激光器和固定所述第一氦氖激光器(1)的一维直线平移台(11)的千分尺数据，并将定位螺钉(10)安装在所述第1路氦氖红光偏摆校准中的远场位置，放置高度尺(8)并做标记点M，所述第1路氦氖红光上下左右直线位置校准完成。

7.根据权利要求3所述的一种管壳激光准直调试方法，其特征在于：步骤S4包括以下步骤：

S41、确定所述第2路氦氖红光上下左右初始位置；

S42、关闭所述第1路氦氖红光，开启所述第2路氦氖红光，调整固定所述第二氦氖激光器(2)的二维光学调整架(12)的俯仰偏摆旋钮，使所述第2路氦氖红光与所述第1路氦氖红光的光阑中心重合；

S43、关闭所述第2路氦氖红光，开启所述第1路氦氖红光，判断所述第1路氦氖红光是否落在所述第2路氦氖红光发光点处，如果是，则第2路氦氖红光俯仰偏摆校准完成，如果否，从返回步骤S41。

8.根据权利要求6所述的一种管壳激光准直调试方法，其特征在于：步骤S5包括以下步骤：

S51、降低所述待准直管壳激光器的高度至最低，开启所述第1路氦氖红光；

S52、从上方确认固定所述第二氦氖激光器(2)的二维光学调整架(12)与所述光学平台的水平垂直方向无偏移夹角，并通过一维直线平移台(11)调整所述第2路氦氖红光的上下左右位置，使所述第1路氦氖红光落在所述第2路氦氖红光发光点出，固定所述第二氦氖激光器(2)的上下左右位置；

S53、依照步骤S32记录的千分尺数据恢复所述待准直管壳激光器的高度；

S54、开启所述第2路氦氖红光，将所述平板反射镜(7)贴靠于所述待准直管壳激光器的后壁中心，此时所述第2路氦氖红光形成反射光，调节固定所述待准直管壳激光器的二维光学调整架(12)旋钮使得所述平板反射镜(7)形成的反射光位于所述第2路氦氖红光的发光点，所述待准直管壳激光器的俯仰偏摆位置校准完成。

9.根据权利要求3所述的一种管壳激光准直调试方法，其特征在于：步骤S6包括以下步骤：

S61、将所述待准直管壳激光器的高度降至最低，关闭所述第1路氦氖红光，从上方确认固定长焦平凸聚焦透镜(6)的二维光学调整架(12)与所述光学平台在水平垂直方向无偏移夹角；

S62、调整固定所述长焦平凸聚焦透镜(6)的二维光学调整架(12)的旋钮，使聚焦后的第2路氦氖红光光斑与第1路氦氖红光光阑中心重合；调整固定所述长焦平凸聚焦透镜(6)的一维直线平移台(11)的上下左右位置，使所述长焦平凸聚焦透镜(6)的反射光与所述第2路氦氖红光发光点中心重合；

S63、开启所述第1路氦氖红光，依据所述第1路氦氖红光位置初步安装小孔光阑(5)并调试使所述小孔光阑(5)位于所述第1路氦氖红光与长焦平凸聚焦透镜(6)之间，通过固定所述小孔光阑(5)的一维直线平移台(11)调试所述小孔光阑(5)的上下左右位置，直至所述小孔光阑(5)的中心与所述第1路氦氖红光光斑完全重合；

S64、通过所述一维直线平移台(11)调试所述小孔光阑(5)的前后位置，直至所述小孔光阑(5)位于所述长焦平凸聚焦透镜(6)的焦点位置，通过游标卡尺测量所述小孔光阑(5)与所述长焦平凸聚焦透镜(6)的距离，焦点位置为所述长焦平凸聚焦透镜(6)的既定参数；

S65、调整固定所述功率计(4)的一维直线平移台(11)，使所述功率计(4)的接收口中心高度与所述第1路氦氖红光同高同心，贴靠所述小孔光阑(5)后方固定所述功率计(4)。

10.根据权利要求3所述的一种管壳激光准直调试方法，其特征在于：步骤S7中，所述准直透镜(13)的调整方法为：使用所述第2路氦氖红光校准所述准直透镜(13)的初步位置，使用所述功率计(4)、所述小孔光阑(5)和所述长焦平凸聚焦透镜(6)组合实时调节所述准直透镜(13)的位置，直至所述功率计(4)显示最大。