Устройство автоматической юстировки зеркал оптического резонатора газового лазера
Изобретение относится к области квантовой электроники и предназначено для технологической юстировки зеркал газовых лазеров при их изготовлении. Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени юстировки. Юстировка зеркал резонатора осуществляется с помощью прецизионных исполнительных элементов пьезодвигателей, для управления которыми используется комбинированный режим: импульсами, промодулированными по амплитуде, и постоянным током. Одновременно производится юстировка обоих зеркал резонатора. Направление разъюстировки осуществляется в режиме импульсного управления исполнительными элементами путем фиксации мгновенной генерации излучения и запоминания соответствующих сочетаний исполнительных элементов. Начальная величина разъюстировки определяется по значению амплитуды управляющего импульса. 1 ил.
Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано для технологической юстировки газовых лазеров при их изготовлении. Целью изобретения является сокращение времени юстировки и повышение точности. На чертеже показана блок-схема устройства автоматической юстировки зеркал оптического резонатора газового лазера. Устройство автоматической юстировки содержит станину, снабженную узлами крепления юстировочных головок 1,2 активного элемента 3 с опорными платформами для исполнительных элементов 4, приводом держателей зеркал, и фотодетектор 5 выходного излучения лазера, выход которого через электронную схему управления соединен с исполнительными элементами. Исполнительные элементы выполнены в виде пьезокерамических вибродвигателей, установленных на опорных платформах по двум взаимно ортогональным осям (X, Y). Электронная схема управления включает блок 6 сравнения выходного сигнала фотодетектора, содержащий усилитель 7 выходного сигнала фотодетектора, схему 8 сравнения и задатчик 9 сигнала уровня излучения. Выход блока сравнения сигнала фотодетектора соединен с входом программатора 10, соединенного с входами генератора 11 модулированных по амплитуде импульсов напряжения и регулируемого источника 12 постоянного напряжения, подключенных к входу коммутатора 13, при этом выходы коммутатора соединены с входами пьезокерамических вибродвигателей. Устройство автоматической юстировки зеркал содержит четыре или восемь реверсивных исполнительных элементов, выполненных в виде моно- или биполярных вибродвигателей, включающих cоставные пьезопакеты из пьезокерамических шайб. Одним концом вибродвигателя жестко крепятся к опорным платформам, а другим через промежуточные оправы соединяются с держателями зеркал юстируемого лазера. Вибродвигатели обеспечивают линейное перемещение по координатным осям в пределах 
60 мкм с погрешностью 0,1 мкм и обеспечивают усилие 20-25 кгс. В качестве программатора 10 используют микроконтроллер, обеспечивающий режим работы всего устройства. Генератор 11 модулированных по амплитуде импульсов напряжения обеспечивает частоту импульсов 100-500 Гц напряжением до 600 В. Регулируемый источник 12 постоянного напряжения допускает изменение стабилизированного выходного напряжения в диапазоне 10400 В при токе до 50 мА. Устройство автоматической юстировки зеркал оптического резонатора газового лазера работает следующим образом. До начала юстировки активный элемент устанавливают на станине, при этом закрепляют юстировочные головки активного элемента в узлах крепления. Юстировку зеркал оптического резонатора лазера осуществляют в два этапа. На первом этапе определяют направление разъюстировки зеркал, при этом промодулированные по амплитуде импульсы напряжения с генератора 11 через коммутатор 13 подают на исполнительные элементы 4 по установленному алгоритму управления или в произвольном порядке до появления мгновенной генерации излучения. При появлении генерации излучения, фиксируемой фотодетектором 5, идентифицируется сочетание сигналов на исполнительных элементах и запоминается электронной схемой. После появления генерации излучения посредством программатора 10 осуществляют переключение на управление исполнительными элементами от источника 12 постоянного напряжения, при этом постоянное стабилизированное напряжение подается на исполнительные элементы, зафиксированные электронной схемой управления. Регулировкой постоянного напряжения достигается увеличение мощности генерации лазера, при этом при равенстве сигналов поступающих в схему сравнения от фотодетектора 5 и от задатчика 9 сигнала уровня излучения, прекращают изменение управляющих сигналов на исполнительные элементы. После необходимой выдержки управляющих напряжений на исполнительных элементах с целью фиксации положения держателей зеркал при заданной мощности генерации лазера юстировку оптического резонатора заканчивают, а сам активный элемент снимают с устройства автоматической юстировки зеркал. Повышение точности юстировки достигается в устройстве за счет использования комбинированного режима управления исполнительными элементами с амплитудой модуляцией управляющих импульсов, позволяющего в широком диапазоне разъюстировки зеркал определитель точное направление разъюстировки. Повышению точности способствует использование в качестве сигнала обратной связи непосредственно реального уровня мощности генерации, а также применение прецизионных исполнительных элементов (пъезодвигателей), обеспечивающих линейное перемещение в широком диапазоне и с высокой точностью. Применение устройства позволяет производить одновременную юстировку обоих зеркал лазера с погрешностью линейного перемещения на исполнительных элементах не более 0,1 мкм. Одновременная юстировка обоих зеркал и импульсный режим управления пьезодвигателями, кроме того, снижают трудоемкость технологических операций юстировки активного элемента с 1-2 до 0,1-0,24 ч.
Формула изобретения
УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЮСТИРОВКИ ЗЕРКАЛ ОПТИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА, содержащее станину, снабженную узлами крепления юстировочных головок активного элемента с опорными платформами для установки исполнительных элементов приводов держателей зеркал и фотодетектор выходного излучения лазера, выход которого через электронную схему управления соединен с исполнительными элементами, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени юстировки и повышения точности, исполнительные элементы выполнены в виде пьезокерамических вибродвигателей, установленных на опорных платформах по двум взаимно ортогональным осям, электронная схема управления включает блок сравнения выходного сигнала фотодетектора, программатор, генератор модулируемых по амплитуде импульсов, напряжения, регулируемый источник постоянного напряжения и коммутатор, выход блока сравнения соединен с входом программатора, выход программатора соединен с входами генератора модулированных по амплитуде импульсов напряжения и регулируемого источника постоянного напряжения, выходы которых подключены к входу коммутатора, при этом выходы коммутатора соединены с входами пьезокерамических вибродвигателей.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 32-2000
Извещение опубликовано: 20.11.2000
