激光準直儀中的激光束
激光用于準直時,激光束作為參考軸線。因此準直精度與選作參考的激光束本身的特性密切相關,作為參考軸線的激光束必須有一定特性 [2] :
(1)在激光束任意截面上其光強分布應有穩定的中心,并且這些中心的軌跡必須是一直線。激光束截面的強度分布應與有關的中心峰值成對稱分布。當激光束截面的波前具有單一位相時,即具有高斯分布時,就能滿足這個條件。
(2)為了獲得高的準直精度,希望中心峰值的光強以很快的速度向兩邊下降。
(3)激光束要有高度的穩定性。
(4)必須同時滿足光束直徑最小的變化和光束能量最大的集中這兩個條件。因此,應根據最大準直距離和準直精度的要求選擇合適的望遠鏡放大倍數。
光束中心的檢測
(1)激光束強度分布曲線的形狀應使在有效使用范圍內,偏離直線軸的位移和輸出信號間有近似線性關系。
(2)光束直徑的變化會使線性關系發生變化,因此在放大器中需有增益調整,以補償這種變化。
(3)在任意的確定位置能夠檢測系統的靈敏度。
(4)光電接收器元件要準確定位,并應有完全相同的光電特性。一般來說,應加一個平衡電阻來消除此差異。
(5)為了消除大氣擾動等無規則信號的影響,可采用確定光束位置的電學平均方法。并且其平均時間應足夠長,以便消除空氣的短期擾動。
激光準直儀的結構方面
(1)激光準直儀的結構應當與通常用的光學準直工具標準相一致。并且準直光束與機械軸中心的平移精度應小于
0.02毫米,角精度在
1秒以內。激光束應具有良好的長期穩定性,能經受普通車間中的沖擊和振動。而短期穩定性則要求在加熱后其光束位置漂移應小于1秒/小時。
(2)激光管應有良好的密封性,以防止灰塵、油滴等的影響。
(3)激光應穩定地以單橫模TEM振蕩,并且其光強應有平滑的強度分布。利用空間濾光片是必要的。
(4)激光輸出功率應盡量低,以便減少熱效應引起的不穩定性和安全使用。激光功率以一毫瓦左右為宜。
(5)為了消除雜散光的影響,必須采用干涉濾光片。
(6)激光管替換方便。