一种可调谐激光源谐振腔反射镜的位置调节装置及方法

技术领域

本发明属于激光器技术领域，尤其涉及一种可调谐激光源谐振腔反射镜的位置调节装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

外腔激光调谐源(又称Li ttman-Metca l f型可调谐激光源，简称LM-TLS)由于具有单纵模、窄线宽、输出波长连续可调、相位噪声低等突出的优点已广泛应用于基于高阶光调制格式的高速相干光通信网络、光纤三维形状频域传感、线性扫频的痕量气体探测以及自动驾驶等领域，是高速相干光通信网络动态重构、微米级通信链路诊断等过程中必不可少的理想测试源。

目前多采用固定夹角的一体化激光调谐源转体与外腔激光调谐源腔体装配在同一个光单元模块内来实现固定谐振特征的激射输出。固定夹角的一体化激光调谐源转体与外腔激光调谐源腔体装配在同一个光单元模块内不便于外腔腔长的延展或压缩、不利于谐振镜谐振状态的调整、不利于加工成本的控制以及谐振镜的单独更换。固定夹角的一体化激光调谐源转体的使用极大的影响了外腔激光调谐源对多种输出光谱线宽、输出功率的可优化性，对谐振模式的快速锁定能力以及对特定场合所用具有物理长度补偿能力谐振镜的更换升级。

因此，固定谐振特征的激光输出难以满足不同用户的实际需求，用户根据不同的实际应用需求有时需要多种规格(线宽、功率和调谐范围等)的LM-TLS，也就必须采购多个整机导致测试系统繁杂、运维成本增加。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种可调谐激光源谐振腔反射镜的位置调节装置及方法。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种可调谐激光源谐振腔反射镜的位置调节装置，包括：反射镜支撑机构和位于反射镜支撑机构下方的致动机构；

所述反射镜支撑机构包括：反射镜支撑臂、第一转臂和反射镜托板；

所述反射镜支撑臂的下端连接所述第一转臂的一端，所述第一转臂的另一端通过转轴与所述致动机构转动连接；所述反射镜支撑臂的上端连接反射镜托板，所述反射镜托板一侧设置反射镜支撑块。

进一步的，所述反射镜支撑块的数量为3个。

进一步的，第一反射镜支撑块和第二反射镜支撑块同轴线设置在所述反射镜托板的侧面上边沿处，第三反射镜支撑块设置在所述反射镜托板的侧面下边沿处。

进一步的，所述第一反射镜支撑块和第二反射镜支撑块间隔一定距离设置，所述第三反射镜支撑块设置在所述反射镜托板的侧面下边沿的中点处。

进一步的，所述反射镜支撑臂的侧面开设螺栓孔，螺栓孔内设有用于固定连接第一转臂的螺栓；通过反射镜支撑臂和第一转臂间的螺栓来调整反射镜俯仰角度。

进一步的，所述驱动机构包括第二转臂、推臂和致动器；所述第二转臂的一端开设用于与转轴连接的环形连接孔，第二转臂的另一端通过推臂连接致动器；所述致动器推动推臂进而带动固化好的第二转臂和第一转臂一起绕转轴运动。

进一步的，所述推臂为T字型推臂。

进一步的，所述第二转臂上开设弹簧孔，所述弹簧孔用于失配不同阻尼系数的弹簧，所述弹簧用于和致动器组合实现谐振腔的往复运转。

进一步的，所述第二转臂和推臂上分别设有光耦限位安装孔，所述光耦限位安装孔用于安装不同精度的限位开关。

本发明第二方面提供了一种可调谐激光源谐振腔反射镜的位置调节方法，基于可调谐激光源谐振腔反射镜的位置调节装置，包括：

将放置在反射镜支撑块上的反射镜通过反射镜支撑臂以及装配孔实现反射镜俯仰状态的调节；

依据调谐源谐振输出功率微调反射镜俯仰状态，达到预期状态后锁紧装配孔内螺栓；

依据所需波长调谐范围或者线宽调整第一转臂和第二转臂的夹角，达到预期状态后将夹角固化；

通过阻尼匹配实现致动器阻尼匹配运动，实现低抖动控制；

按需安装光耦限位，提供腔长初始和终止端的高精度定位。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

(1)本发明提供的可调谐激光源谐振腔反射镜的位置调节装置为分离式设计，能够降低机械加工难度，在LM-TLS中采用夹角可变、谐振镜谐振状态可调整、多孔位阻尼匹配设计解决了传统固定夹角的一体化激光调谐源转体与外腔激光调谐源腔体装配方式所实现的固定谐振特征输出难以满足用户对多种规格(线宽、功率和调谐范围等)LM-TLS需求的难题；同时降低了测试系统的复杂度、节约运维成本。

(2)本发明中类“品”型谐振镜支撑块设计可以有效减少调谐镜粘接过程引入的镜面形变。

(2)本发明中通过刚性螺丝和转轴互联，便于不同规格谐振镜的替换或升级、不同谐振输出特征的定制化实现。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为实施例1的可调谐激光源谐振腔反射镜的位置调节装置的结构图。

图2为实施例1的可调谐激光源谐振腔反射镜的位置调节装置的俯视图。

图3为实施例1的可调谐激光源谐振腔反射镜的位置调节装置的主视图。

图4为实施例1的反射镜支撑机构的主视图。

图5为实施例1的反射镜支撑机构的后视图。

图6为实施例1的反射镜支撑机构的左侧视图。

图7为实施例1的反射镜支撑机构的右侧视图。

图8为实施例1的反射镜支撑机构的俯视图。

图9为实施例1的致动机构的主视图。

图10为实施例1的致动机构的后视图。

图11为实施例1的致动机构的左侧视图。

图12为实施例1的致动机构的右侧视图。

图13为实施例1的致动机构的俯视图。

图14为实施例1的推臂的侧视图。

图中，1、反射镜支撑臂，101装配孔，2、反射镜托板，201反射镜支撑块，3、第一转臂，4、转轴，5、第二转臂，501弹簧孔，6、推臂，601横板，602竖板，603光耦限位安装孔。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

实施例一

如图1至图3所示，本发明提出一种可调谐激光源谐振腔反射镜的位置调节装置，包括：反射镜支撑机构和位于反射镜支撑机构下方的致动机构；

如图4至图8所示，反射镜支撑机构包括：反射镜支撑臂1、第一转臂3和反射镜托板2；反射镜支撑臂1的下端连接第一转臂3的一端，第一转臂3的另一端与致动机构转动连接；具体的，第一转臂3的另一端开设环形转孔，环形转孔内套设转轴4，转轴4的底端连接致动机构；转轴4典型为角接触轴承；调谐源初调时，通过第一转臂3和第二转臂5绕轴向位置的相对变化，实现预期夹角的变化，进而实现整体腔长的变化，腔长的变化会引起线宽、功率和调谐范围等参数的变化；

反射镜支撑臂1的上端连接反射镜托板2，反射镜托板2的一侧设置3个反射镜支撑块201；其中，第一反射镜支撑块和第二反射镜支撑块同轴线设置在反射镜托板2的侧面上边沿处，第三反射镜支撑块设置在反射镜托板2的侧面下边沿处；

进一步的，第一反射镜支撑块和第二反射镜支撑块间隔一定距离设置，第三反射镜支撑点设置在反射镜托板2的侧面下边沿的中点处。

反射镜支撑臂1上开设贯穿的螺栓孔101，螺栓孔101内设置螺栓，反射镜支撑臂1通过螺栓与第一转臂3固定连接；调谐源内外腔谐振状态精细调节时，通过反射镜支撑臂1和第一转臂3间的螺栓来调整谐振镜俯仰变化，实现腔内损耗的优化，实现一定范围内功率的输出调节；

如图9至图13所示，驱动机构包括第二转臂5、T字型推臂6和致动器；第二转臂5的一端开设环形转孔，第二转臂5利用环形转孔连接转轴4的底端；第二转臂5的另一端通过T字型推臂6连接致动器,致动器为步进电机；致动器推动T字型推臂进而带动固化好的第二转臂5和第一转臂3一起绕转轴4运动，通过光耦限位开关实现一定距离内的往复运功，实现调谐源的循环激射输出；

光耦限位开关在未被遮挡条件下处于开状态，此时致动器推动T字型推臂6绕转轴运动，改变腔长，实现不同波长输出，当光耦限位开关被遮挡住，即致动器推动的T字型推臂6运动到预先设定位置处，光耦限位开关处于关状态，此时，系统默认完成一次扫描，命令翻转。光耦限位开关用于起始位置定位，其定位位置受致动器位置影响。

第二转臂5上的4个孔位是预留的安装弹簧的孔位，弹簧孔501用来失配不同阻尼系数的弹簧，弹簧用来和致动器组合实现谐振腔的往复运转；致动器用于推动T字型推臂6并结合光耦开关实现往复运动；弹簧用于实现阻尼匹配，即通过5上的4个安装孔位其中的一个，实现致动器推和拉过程中T字型推臂6的受力平衡，进而保证反射镜运动状态的平稳，实现无跳模输出。

第二转臂5和T字型推臂6(如图14所示)上设有光耦限位安装孔601，方便激光调谐源高性能指标扩展，第二转臂5和T字型推臂6上的光耦限位安装孔601的数量为2个；光耦限位安装孔主要作用是可以根据用户实际需要安装不同精度的限位开关，进而保证起始波长和末端波长的精确反馈，有助于扩展调谐源的输出波长精度指标；

实施例二

本实施例提供一种可调谐激光源谐振腔反射镜的位置调节方法，基于实施例一的可调谐激光源谐振腔反射镜的位置调节装置，包括：

步骤1，将利用光学紫外胶或者玻璃焊接等工艺粘接在反射镜支撑块201上的反射镜通过反射镜支撑臂1以及装配孔101实现反射镜俯仰状态的调节；

步骤2，依据调谐源谐振输出功率微调反射镜俯仰状态，达到预期状态后锁紧装配孔101内螺栓；

步骤3，依据所需波长调谐范围或者线宽调整第一转臂3和第二转臂5夹角，达到预期状态后将夹角固化；

步骤4，通过阻尼匹配实现致动器阻尼匹配运动，实现低抖动控制；

弹簧用于实现阻尼匹配，即通过第二转臂5上的4个安装孔位其中的一个，实现致动器推和拉过程中T字型推臂6的受力平衡，进而保证反射镜运动状态的平稳，降低反射镜运动过程抖动引入的外腔腔长的随机起伏，实现无跳模、高波长精度输出。

步骤5，按需安装光耦限位，提供腔长初始和终止端的高精度定位。

光耦限位实际上是安装一种金属类挡片，该挡片会跟随致动器推动的第二转臂5一起往复运动，实现初始和终止腔长位置的定位；用户可以根据成本等的需要，选择不同定位精度的产品，来保证所需的定位精度。

通过以上各个工作流程的优化，保证反射镜的位置处于最佳，实现调谐源高指标输出。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。