[实用新型]一种光束耦合器

说明书

本实用新型涉及显微镜的技术领域，特别是涉及一种结构上与显微镜组合的微型控制器。

传统的显微镜使用的光束耦合器自由度少，调节稳定性较差，远远不能适应现代科学技术对显微镜的要求。对此，现有技术一般是采用弹簧提供恢复力或恢复力矩，虽然可以改善其调节性能，但随之产生的新问题是使得光束耦合器的体积更加粗大，显微镜内部空间小就无法使用，因而应用范围受到局限。文献检索结果表明，利用磁悬浮物理原理设计的六自由度、双光路耦合器尚未见报道。

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种结构独特，体积小巧，调节精度好，尤其适合内置于各种光学显微镜中，作为将激光引入显微镜的光束耦合器。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

光束耦合器包括上下两大部分，上面部分由两个小磁环，浮座、小套筒和一片分束镜构成；下面部分由基座，两个大磁环，大套筒和一片分束镜构成；上下两部分通过一个浮筒套接为一个整体。分束镜嵌在铁质材料制成的环形框架内，沿所述的镜框直径两端开有小孔，并用螺钉将其固定在浮筒或浮座的直径方向上。浮筒的侧壁安装有一个通过游丝与分束镜联结的调节螺钉。

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来实现：

两大磁环之间，两个小磁环之间均是按同性磁极相向装配成磁性弹簧。

大、小磁环均采用高磁能积稀土材料钕铁硼制造，轴向充磁。

与现有技术相比，本实用新型具有以下突出的优点：

1、性能可靠，是根据磁力作用和磁力矩作用研制的一种多用途六自由度光束耦合器。由于采用高性能磁力弹簧提供恢复力，使分束镜始终处于受力均匀的磁悬浮状态，从而可以稳定、连续地微调分束镜的高度；

2、构思巧妙，利用磁性弹簧产生的磁场，使铁质材料材料制作的环形镜框在铅垂面处于平衡位置。于是，当调节分束镜倾角使其偏离平衡位置时，就会自动受到一个恢复磁力矩的作用。借助于这种恢复磁力矩的作用，使分束镜的倾角调节更加稳定自如；

3、设计新颖，光束耦合器上、下两大部分的升降是单向的，即调节下面部分的高低位置时，会改变上面部分的高低位置，但调节上面部分的高低位置时，却不会改变下面部分的高低位置。原因是调节上面部分的高低位置时，其各部件在竖直方向均处于受力平衡状态，因此可以平稳地浮在下面的磁性弹簧之上，而不会对下面部分产生任何其它作用力。使用时只要按照先下的上的顺序进行调节，就可以保证二者的调节互不影响。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出，但本实用新型的内容不限于附图所示。

图1是根据本实用新型提出的光束耦合器的外部形状图；

图2是图1所示装置的结构示意图；

图3是图2中磁环装配方向的示意图；

图4是图2中上部分束镜的动作原理图；

图5是图2中的上部分的升降原理图；

图6是分束镜的光路原理图。

下面结合附图详细说明本实用新型提出的具体装置的细节及工作情况。

如图1～图5所示，该装置包括上下两大部分，上面部分由两个小磁环7、8，浮座10、小套筒11和一片分束镜9构成，下面部分由基座1，两个大磁环2、3，大套筒6和一片分束镜5构成；上下两部分通过同一个浮筒4相互套接为一个整体。图6中on为分束镜法线，以入射光线的入射点o为坐标原点，建立空间直角坐标系oxyz。分束镜5、9嵌在软铁制成的环形框架内，沿所述的镜框直径两端开有小孔，并用螺钉将其固定在浮筒4或浮座10的直径方向上。大磁环2与大磁环3之间，小磁环7与小磁环8之间是按同性磁极相向装配成磁性弹簧。大、小磁环均采用高磁能积稀土材料钕铁硼制造，轴向充磁。

该装置使用时，首先用螺钉穿过基座1边缘的小孔，将整个装置固定在显微镜内部，通过大套筒6调节两个大磁环2、3的间距，可平稳连续地使安装在浮筒4中的分束镜5上下移动，从而使入射该分束镜的反射光线产生平移；通过调节安装在浮筒4侧壁上且通过游丝与分束镜5联结的螺钉，使分束镜5绕其水平直径转动。如此可连续改变分束镜5的倾角，使入射分束镜5的反射光线产生纵向偏转；通过旋转浮筒4，可以使分束镜5绕铅垂(Z轴)方向转动，从而使入射分束镜5的反射光线产生横向偏转，分束镜5共有一个平动自由度和两个转动自由度。与此相同，装置上面部分的分束镜9也有类似的三个自由度，整套光束耦合器共有六个自由度。经过适当调节，可使两路入射光束很好地耦合到显微镜光路中，达到扩大显微镜使用功能的目的。

该装置也可使用于单光路耦合的其它场所，例如：让光线从一块分束镜入射，经两次反射从另一块分束镜射出，则旋转浮筒4或浮座10，可以任意改变入射光线与反射光线的俯视夹角，达到对不同方向进行光路耦合的目的。