[发明专利]用于补偿反射器相对于光源的不正确对准的光学装置

说明书

在光学装置(1)的情况下，其具有光源(2)，光源在第一光轴(4)的方向上发射光束(3)，其中，第一光轴(4)的空间取向相对于光源(2)的机械结构(5)限定；其具有用于光束(3)的第一反射器(6)，第一反射器布置在距光源(2)一定距离处；并且其具有第二反射器(12)，用于由第一反射器(6)反射的光束(3')，第一反射器(6)是后向反射器(7)，其与第一光轴(4)横向偏移布置，使得它在第二光轴(11)的方向上反射光束(3)，第二光轴在横向偏移的横向方向上具有相对于第一光轴(4)的横向偏移的两倍的平行偏移。第二反射器(12)固定在光源(2)的机械结构(5)上，并在第三光轴(13)的方向上将由第一反射器(6)反射的光束(3)反射回第一反射器(6)，其中，第三光轴(13)相对于第二光轴(11)在固定的横向方向上平行偏移固定量(14)。因此，光束(3)由第一反射器(6)沿第四光轴(15)的方向反射，第四光轴(15)相对于第一光轴(4)与固定的横向方向相反地平行偏移固定量(14)。

技术领域

本发明涉及一种光学装置，其具有光源，该光源在光轴方向上发射光束，其中光轴相对于光源的机械结构限定；具有用于光束的第一反射器，第一反射器与光源隔开一定距离布置；第二反射器，用于由第一反射器反射的光束。

光学装置可以是激光谐振器的一部分。它也可以构成激光干涉仪或激光光谱仪的一部分。

背景技术

当激光谐振器被设计为在限定激光谐振器的反射器之间具有大的光学距离以便实现期望的光束质量时，挑战之一是如何稳定反射器的取向，使得由它们反射的激光束反射到自身上。在许多情况下，没有刚性机械结构，与包括激光材料的光源相距一定距离布置的反射器可以在其位置和取向方面以足够的刚度固定到该刚性机械结构上。对于激光干涉仪，出现了类似的问题，如果将激光束反射回自身的反射器可以在激光束的方向上移动并且因此不能刚性地固定到机械结构上，则会进一步放大该问题。其中在测量区段的一侧上布置反射器的激光光谱仪也需要反射器的稳定取向，使得反射的激光束保持期望的方向、例如朝向检测器。

后向反射器原则上将入射光反射回相应的光源。然而，当作为后向反射器的三棱镜反射入射激光束时，反射的激光束与入射的激光束具有平行偏移。这里，平行偏移的量取决于三棱镜的主轴相对于入射激光的光轴之间的横向偏移以及三棱镜的主轴与入射激光束的光轴之间的角度。在用作后向反射器的猫眼中，如果猫眼的主轴相对于入射激光束的光轴倾斜，则在入射的激光束和反射的激光束之间发生额外的角度误差。

来自Zhiguang Xu等人：无调节猫眼He-Ne激光器及其出色的稳定性，OpticsExpress，在2005年7月11日的第14号，第13卷，第5565-5573页中，已知使用猫眼作为反射器，其在一侧限定激光腔。

从EP 2 604 999 A1中已知一种用于吸收光谱原位确定气态测量介质的至少一种化学和/或物理参数的气体测量装置。气体测量装置包括作为辐射源的激光器，用于将由激光器发射的辐射耦合到测量介质中的处理窗口；以及通过其检测与测量介质相互作用之后的辐射的至少一个检测器。处理窗口设计为弯月形透镜，其具有凸表面和凹表面。此外，提供了后向反射器，其将耦合到测量介质中的辐射偏转回到处理窗口。后向反射器设计为猫眼、三棱镜、三面镜或平面镜。检测器和激光器可以一起布置在处理窗口的一侧，其中后向反射器布置在处理窗口的另一侧，位于测量介质的后面。对于检测器，还可以提供具有第二弯月形透镜的第二处理窗口。后向反射器没有密封地布置，并且测量介质或冲洗气体在其周围清洗。

后向反射器的位置或方向变化对于由激光器发射的光束的空间取向相对于反射回检测器的光束的空间取向有影响。

从US 4 383 762 A中已知一种具有刚性摆的用于傅立叶光谱的双光束干涉仪。在刚性摆上，安装了角度镜形式的可移动后向反射器。由于刚性摆，后向反射器移动的能力限于平面。沿第一光轴入射的光束由后向反射器沿第二光轴方向反射，第二光轴具有与第一光轴平行的偏移。在第二光轴上，布置有正交定向的平面镜，其将第二光轴上的光束反射回到摆上的后向反射器。然后，该摆二次反射光束，特别是与第一光轴上的原始入射方向相反。