CN201181361Y - 双光源准直光管 - Google Patents
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Abstract
一种双光源准直光管，包括激光光路和发光光路，所述的激光光路依次由氦氖激光器、空间滤波器、第二快门、第三反射镜以及共用的透反镜和准直透镜组成，所述的发光光路依次由发光光源、聚焦镜、第一快门、小孔、第二反射镜和第一反射镜以及共用的透反镜和准直透镜组成，所述的小孔和空间滤波器的小孔分别位于所述的准直透镜的焦点上。本实用新型可以在同一准直透镜口径内，输出单独一种光源或者两种光源组成的准直光，激光光路的准直光是高质量的平行光，发光光路具有较宽的光谱。主要用于光学装置的精密调整和标定，特别适用于干涉光路等光程的调整。
Description
技术领域
本实用新型涉及准直光源，是一种带有准直透镜、产生平行光的准直光管，光源由氦氖激光、发光二极管或者氙灯组成。可以在同一口径内，输出单独一种光源或者两种光源(其中之一为氦氖激光)组成的准直光。主要用于光学装置的精密调整和标定，特别适用于干涉光路等光程的调整。
背景技术
迈克尔逊型(或者马赫泽德型等)白光干涉仪中，需要调整两路相干光满足严格等光程条件(光程差接近毫米量级)。在先技术中，一般常用白光和宽光谱光源作为调试光源，精密调整两路的光程差，直到看到对称的彩色条纹，程差接近微米量级作为等光程的标准。这一过程中，通常首先利用相干长度长的氦氖激光，对程差粗调整。由于调整程差的范围由厘米到微米，跨度大、不确定性高，经常需要几种设备互相切换，满足不同时刻程差精度的需要。这种方式依靠技术人员的经验、多台设备、调整费时、不易操作。同时由扩束镜得到的光束发散度大，不是高质量的准直光，对于高精密光学装置的调整和标定不适用。因此需要一种同时具备多种程差调整精度、操作简单的高质量准直光管。
在先技术[1](参见“普通物理实验”，孟尔熹主编，山东大学出版社1988。迈克尔逊干涉仪的调整和使用，p296)中所描述的利用氦氖激光源作光源，与扩束镜相连，作初步调整。然后更换光谱宽的钠灯观察，进一步调整光程。最后用白光光源观察到中心对称的彩色条纹，达到干涉等光程。需要多次更换设备，而且测试光源由一般的扩束镜完成，光束的准直性不能保证。
在先技术[2](参见the Newport Resource 2004，’Spatial Filter’，p558)中所描述的激光束经过显微物镜和针孔组成的空间滤波器可以去除杂散光，提高光束质量，得到近似理想的点光源。将其位于准直镜的焦点，可以得到高度准直的平面波。这仅仅提供了一种得到高质量准直光束的方式，不能同时满足等光程调整的需要。
在先技术[3](参见U.S.Patent 6320689，semiconductor laser and optical systemhaving a collimator lens)中所描述的一种用于激光打印机的二极管准直光源，采用半导体激光器作为发射源，通过小孔和准直透镜产生平行光，经过扫描物镜投影到硒鼓。因为打印机扫描功能的需要，结构复杂，去除杂散光能量损失大。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种双光源准直光管，具有不同相干长度的多种光源，在白光干涉等光程调整中，提供多种程差调整精度和标定功能，结构简单、易于操作。
本实用新型的技术解决方案如下。
一种双光源准直光管，特点是其构成包括激光光路和发光光路，所述的激光光路依次由氦氖激光器、空间滤波器、第二快门、第三反射镜以及共用的透反镜和准直透镜组成，所述的发光光路依次由发光光源、聚焦镜、第一快门、小孔、第二反射镜和第一反射镜以及共用的透反镜和准直透镜组成，所述的小孔和空间滤波器的小孔分别位于所述的准直透镜的焦点上。
所述的发光光源为发光二极管或氙灯或汞灯。
所述的透反镜的尺寸越小越利于加工，可以尽量增加透反镜到准直镜的距离。
本实用新型的技术效果：
1、由于在发光二极管的位置上，可以采用氙灯或者汞灯替换，可以得到不同光谱宽度的准直光。由于在发光光路上采用简单的结构，因此对光源的普适性强，是这一路的优点。
2、在激光光路上，采用了空间滤波器，因此这一路光可以得到高质量的准直光。在其它波面检测仪器的监测下，可以调整为近似理想平面波。一方面作为光路调整，同时可以作为干涉仪等高精密光学仪器的标定光源。
3、总之，本实用新型装置具有不同相干长度的多种光源，在白光干涉等光程调整中，提供多种程差调整精度和标定功能，结构简单、易于操作。
附图说明
图1为本实用新型双光源准直光管的光路结构示意图
图2为各光学元件的间距示意图
图3为发光二极管光源聚焦点示意图
图4为氦氖激光管光源聚焦点示意图
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。
先请参阅图1，图1为本实用新型双光源准直光管的光路结构示意图，由图可见，本实用新型双光源准直光管的构成包括激光光路和发光光路，所述的激光光路依次由氦氖激光器12、空间滤波器11、第二快门10、第三反射镜9以及共用的透反镜2和准直透镜1组成，所述的发光光路依次由发光光源8、聚焦镜7、第一快门6、小孔5、第二反射镜4和第一反射镜3以及共用的透反镜2和准直透镜1组成，所述的小孔5和空间滤波器11的小孔分别位于所述的准直透镜1的焦点上。
所述的发光光源8为发光二极管，或氙灯，或汞灯。
本实用新型双光源准直光管的总长度受准直镜的焦距限制，一般口径直径150毫米以上的准直镜的焦距大于1米，过长使用不便，采用反射镜折叠光路是较优的方法。
各元件尺寸的选择和各光学元件的间距，参见图2、图3和图4：
准直镜1：口径根据需要的光束通光口径D决定。焦距f与口径之比一般大于8。
透反镜2：采用高质量光学玻璃，距离准直镜1为d1，通光口径为
第一反射镜3：距离透反镜2为d2，通光口径为
第二反射镜4：距离第一反射镜3为d3，通光口径为
第三反射镜9：距离透反镜2为d4，通光口径为
聚焦透镜7：焦距为f2，口径为D2。
发光二极管光源8：发散角θ1，发光面直径δ1。
氦氖激光管12：光斑直径δ2。
小孔5：直径为δ3，与第二反射镜4的距离为d6。发光光源8经过透镜7聚焦的光斑近似为
一般小孔5的直径δ3取小于光斑。同时
为准直光管提供的发光光路的理想发散角。
空间滤波器11：该空间滤波器的小孔与第三反射镜9的距离为d5，小孔的直径δ4一般选择为
显微物镜焦距为f3，λ为氦氖激光波长，δ2为氦氖激光束光斑直径(光强降为e-2)。同时为准直光管提供的氦氖激光光路的理想发散角。
本实施例中，准直透镜1口径直径D为150mm，焦距f为1600mm。透反镜2口径125mm，距离准直透镜1的距离d1为700mm，与水平方向成45度。
第一反射镜3，口径70mm，距离d2为500mm，与透反镜2平行。第二反射镜4，口径50mm，距离d3为250mm，与第一反射镜3成90度。小孔5圆孔直径1mm，距离d6为150mm。第一快门6材料为铁板，正方形边长20mm。聚焦透镜7，口径50mm，焦距f2为20mm，与小孔5间距f2为20mm。发光二极管的发光面尺寸5mm*6mm，发光角5度，亮度10000mcd(单位：微烛光)。
第三反射镜9，口径70mm，距离d4为490mm，与透反镜2平行。第二快门10材料为铁板，正方形边长20mm。空间滤波器11中显微物镜的数值孔径为0.4，放大倍率为20，小孔大小20μm，距离d5为310mm。氦氖激光管的光斑直径1mm，功率2mW。
实验表明，本实用新型具有不同相干长度的多种光源，在白光干涉等光程调整中，提供多种程差调整精度和标定功能，结构简单、易于操作。
Claims (2)
1、一种双光源准直光管，特征在于其构成包括激光光路和发光光路，所述的激光光路依次由氦氖激光器(12)、空间滤波器(11)、第二快门(10)、第三反射镜(9)以及共用的透反镜(2)和准直透镜(1)组成，所述的发光光路依次由发光光源(8)、聚焦镜(7)、第一快门(6)、小孔(5)、第二反射镜(4)和第一反射镜(3)以及共用的透反镜(2)和准直透镜(1)组成，所述的小孔(5)和空间滤波器(11)分别位于所述的准直透镜(1)的焦点上。
2、根据权利要求1所述的双光源准直光管，其特征在于所述的发光光源(8)为发光二极管或氙灯或汞灯。
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