專利名稱：雙光源準(zhǔn)直光管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及準(zhǔn)直光源，是一種帶有準(zhǔn)直透鏡、產(chǎn)生平行光的準(zhǔn)直光管，光 源由氦氖激光、發(fā)光二極管或者氙燈組成?？梢栽谕豢趶絻?nèi)，輸出單獨(dú)一種光源 或者兩種光源(其中之一為氦氖激光)組成的準(zhǔn)直光。主要用于光學(xué)裝置的精密調(diào) 整和標(biāo)定，特別適用于干涉光路等光程的調(diào)整。
背景技術(shù)：
邁克爾遜型(或者馬赫澤德型等)白光干涉儀中，需要調(diào)整兩路相干光滿足嚴(yán) 格等光程條件(光程差接近毫米量級(jí))。在先技術(shù)中， 一般常用白光和寬光譜光源作 為調(diào)試光源，精密調(diào)整兩路的光程差，直到看到對(duì)稱的彩色條紋，程差接近微米量 級(jí)作為等光程的標(biāo)準(zhǔn)。這一過程中，通常首先利用相干長(zhǎng)度長(zhǎng)的氦氖激光，對(duì)程差 粗調(diào)整。由于調(diào)整程差的范圍由厘米到微米，跨度大、不確定性高，經(jīng)常需要幾種 設(shè)備互相切換，滿足不同時(shí)刻程差精度的需要。這種方式依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)、多 臺(tái)設(shè)備、調(diào)整費(fèi)時(shí)、不易操作。同時(shí)由擴(kuò)束鏡得到的光束發(fā)散度大，不是高質(zhì)量的 準(zhǔn)直光，對(duì)于高精密光學(xué)裝置的調(diào)整和標(biāo)定不適用。因此需要一種同時(shí)具備多種程 差調(diào)整精度、操作簡(jiǎn)單的高質(zhì)量準(zhǔn)直光管。
在先技術(shù)[l](參見"普通物理實(shí)驗(yàn)"，孟爾熹主編，山東大學(xué)出版社1988。邁克 爾遜干涉儀的調(diào)整和使用，p296)中所描述的利用氦氖激光源作光源，與擴(kuò)束鏡相連， 作初歩調(diào)整。然后更換光譜寬的鈉燈觀察，進(jìn)一歩調(diào)整光程。最后用白光光源觀察 到中心對(duì)稱的彩色條紋，達(dá)到干涉等光程。需要多次更換設(shè)備，而且測(cè)試光源由一 般的擴(kuò)束鏡完成，光束的準(zhǔn)直性不能保證。
在先技術(shù)[2](參見the Newport Resource 2004， 'Spatial Filter'， p558)中所描述 的激光束經(jīng)過顯微物鏡和針孔組成的空間濾波器可以去除雜散光，提高光束質(zhì)量， 得到近似理想的點(diǎn)光源。將其位于準(zhǔn)直鏡的焦點(diǎn)，可以得到高度準(zhǔn)直的平面波。這 僅僅提供了一種得到高質(zhì)量準(zhǔn)直光束的方式，不能同時(shí)滿足等光程調(diào)整的需要。
在先技術(shù)[3](參見U.S. Patent 6320689， semiconductor laser and optical system having a collimator lens)中所描述的一種用于激光打印機(jī)的二極管準(zhǔn)直光源，采用半 導(dǎo)體激光器作為發(fā)射源，通過小孔和準(zhǔn)直透鏡產(chǎn)生平行光，經(jīng)過掃描物鏡投影到硒 鼓。因?yàn)榇蛴C(jī)掃描功能的需要，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，去除雜散光能量損失大。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙光源準(zhǔn) 直光管，具有不同相干長(zhǎng)度的多種光源，在白光干涉等光程調(diào)整中，提供多種程差 調(diào)整精度和標(biāo)定功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下。
一種雙光源準(zhǔn)直光管，特點(diǎn)是其構(gòu)成包括激光光路和發(fā)光光路，所述的激光光 路依次由氦氖激光器、空間濾波器、第二快門、第三反射鏡以及共用的透反鏡和準(zhǔn) 直透鏡組成，所述的發(fā)光光路依次由發(fā)光光源、聚焦鏡、第一快門、小孔、第二反 射鏡和第一反射鏡以及共用的透反鏡和準(zhǔn)直透鏡組成，所述的小孔和空間濾波器的 小孔分別位于所述的準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)上。
所述的發(fā)光光源為發(fā)光二極管或氙燈或汞燈。
所述的透反鏡的尺寸越小越利于加工，可以盡量增加透反鏡到準(zhǔn)直鏡的距離。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果
1、 由于在發(fā)光二極管的位置上，可以采用氤燈或者汞燈替換，可以得到不同光 譜寬度的準(zhǔn)直光。由于在發(fā)光光路上采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，因此對(duì)光源的普適性強(qiáng)，是 這一路的優(yōu)點(diǎn)。
2、 在激光光路上，采用了空間濾波器，因此這一路光可以得到高質(zhì)量的準(zhǔn)直光。 在其它波面檢測(cè)儀器的監(jiān)測(cè)下，可以調(diào)整為近似理想平面波。 一方面作為光路調(diào)整， 同時(shí)可以作為干涉儀等高精密光學(xué)儀器的標(biāo)定光源。
3、 總之，本實(shí)用新型裝置具有不同相干長(zhǎng)度的多種光源，在白光干涉等光程調(diào) 整中，提供多種程差調(diào)整精度和標(biāo)定功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作。


圖1為本實(shí)用新型雙光源準(zhǔn)直光管的光路結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為各光學(xué)元件的間距示意圖
圖3為發(fā)光二極管光源聚焦點(diǎn)示意圖
圖4為氦氖激光管光源聚焦點(diǎn)示意圖
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍。
先請(qǐng)參閱圖1，圖1為本實(shí)用新型雙光源準(zhǔn)直光管的光路結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見， 本實(shí)用新型雙光源準(zhǔn)直光管的構(gòu)成包括激光光路和發(fā)光光路，所述的激光光路依次
由氦氖激光器12、空間濾波器11、第二快門10、第三反射鏡9以及共用的透反鏡2 和準(zhǔn)直透鏡l組成，所述的發(fā)光光路依次由發(fā)光光源8、聚焦鏡7、第一快門6、小 孔5、第二反射鏡4和第一反射鏡3以及共用的透反鏡2和準(zhǔn)直透鏡1組成，所述 的小孔5和空間濾波器11的小孔分別位于所述的準(zhǔn)直透鏡1的焦點(diǎn)上。 所述的發(fā)光光源8為發(fā)光二極管，或氙燈，或汞燈。
本實(shí)用新型雙光源準(zhǔn)直光管的總長(zhǎng)度受準(zhǔn)直鏡的焦距限制， 一般口徑直徑150 毫米以上的準(zhǔn)直鏡的焦距大于1米，過長(zhǎng)使用不便，采用反射鏡折疊光路是較優(yōu)的 方法。
各元件尺寸的選擇和各光學(xué)元件的間距，參見圖2、圖3和圖4:
準(zhǔn)直鏡l: 口徑根據(jù)需要的光束通光口徑D決定。焦距f與口徑之比一般大于8。
透反鏡2:采用高質(zhì)量光學(xué)玻璃，距離準(zhǔn)直鏡l為山，通光口徑為<formula>see original document page 5</formula>
第一反射鏡3:距離透反鏡2為d2，通光口徑為<formula>see original document page 5</formula>
第二反射鏡4:距離第一反射鏡3為d3，通光口徑為<formula>see original document page 5</formula>
第三反射鏡9:距離透反鏡2為d4，通光口徑為<formula>see original document page 5</formula>
聚焦透鏡7:焦距為fi， 口徑為D2。 發(fā)光二極管光源8:發(fā)散角&，發(fā)光面直徑ξ1。 氦氖激光管12:光斑直徑A。
小孔5:直徑為&，與第二反射鏡4的距離為d6。發(fā)光光源8經(jīng)過透鏡7聚焦的光斑近似為<formula>see original document page 5</formula>，一般小孔5的直徑&取小于光斑。同時(shí),為準(zhǔn)直光管提供的發(fā)光光路的理想發(fā)散角。
空間濾波器11 :該空間濾波器的小孔與第三反射鏡9的距離為d5，小孔的直徑ξ1 一般選擇為<formula>see original document page 5</formula>，顯微物鏡焦距為f3，義為氦氖激光波長(zhǎng)，為氦氖激光束光斑
直徑(光強(qiáng)降為e-2)。同時(shí),為準(zhǔn)直光管提供的氦氖激光光路的理想發(fā)散角。
本實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡1 口徑直徑D為150mm，焦距f為1600mm。透反鏡2 口徑125mm，距離準(zhǔn)直透鏡1的距離山為700mm，與水平方向成45度。
第一反射鏡3， 口徑70mm,距離d2為500mm，與透反鏡2平行。第二反射鏡4，口徑50mm，距離d3為250mm，與第一反射鏡3成90度。小孔5圓孔直徑lmm， 距離d6為150mm。第一快門6材料為鐵板，正方形邊長(zhǎng)20mm。聚焦透鏡7， 口徑 50mm，焦距f2為20mm，與小孔5間距f2為20mm。發(fā)光二極管的發(fā)光面尺寸 5mm*6mm，發(fā)光角5度，亮度10000mcd (單位微燭光)。
第三反射鏡9， 口徑70mm,距離d4為490mm，與透反鏡2平行。第二快門10 材料為鐵板，正方形邊長(zhǎng)20mm?？臻g濾波器11中顯微物鏡的數(shù)值孔徑為0.4，放 大倍率為20，小孔大小20//m，距離(15為310mm。氦氖激光管的光斑直徑lmm， 功率2mW。
實(shí)驗(yàn)表明，本實(shí)用新型具有不同相干長(zhǎng)度的多種光源，在白光干涉等光程調(diào)整 中，提供多種程差調(diào)整精度和標(biāo)定功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作。
權(quán)利要求1、一種雙光源準(zhǔn)直光管，特征在于其構(gòu)成包括激光光路和發(fā)光光路，所述的激光光路依次由氦氖激光器(12)、空間濾波器(11)、第二快門(10)、第三反射鏡(9)以及共用的透反鏡(2)和準(zhǔn)直透鏡(1)組成，所述的發(fā)光光路依次由發(fā)光光源(8)、聚焦鏡(7)、第一快門(6)、小孔(5)、第二反射鏡(4)和第一反射鏡(3)以及共用的透反鏡(2)和準(zhǔn)直透鏡(1)組成，所述的小孔(5)和空間濾波器(11)分別位于所述的準(zhǔn)直透鏡(1)的焦點(diǎn)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光源準(zhǔn)直光管，其特征在于所述的發(fā)光光源(8) 為發(fā)光二極管或氙燈或汞燈。
專利摘要一種雙光源準(zhǔn)直光管，包括激光光路和發(fā)光光路，所述的激光光路依次由氦氖激光器、空間濾波器、第二快門、第三反射鏡以及共用的透反鏡和準(zhǔn)直透鏡組成，所述的發(fā)光光路依次由發(fā)光光源、聚焦鏡、第一快門、小孔、第二反射鏡和第一反射鏡以及共用的透反鏡和準(zhǔn)直透鏡組成，所述的小孔和空間濾波器的小孔分別位于所述的準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)上。本實(shí)用新型可以在同一準(zhǔn)直透鏡口徑內(nèi)，輸出單獨(dú)一種光源或者兩種光源組成的準(zhǔn)直光，激光光路的準(zhǔn)直光是高質(zhì)量的平行光，發(fā)光光路具有較寬的光譜。主要用于光學(xué)裝置的精密調(diào)整和標(biāo)定，特別適用于干涉光路等光程的調(diào)整。
文檔編號(hào)G02B27/30GK201181361SQ200820057069
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者劉德安, 劉立人, 竹 欒, 王利娟 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所