[发明专利]一种激光自动化准直调节装置和方法

权利要求书

1.一种激光自动化准直调节装置，其特征在于，它包括：中央处理器(1)、信号接收线(2)、信号发送线(3)、准直透镜(4)、激光光源(5)、Z向步进电机(6)、透镜底座(7)和波前检测单元；

所述中央处理器(1)经信号接收线(2)与波前检测单元连接，用于接收波前检测单元发送的信号；中央处理器(1)经信号发送线(3)与Z向步进电机(6)连接，用于向Z向步进电机(6)发送移动指令；

所述激光光源(5)设置于准直透镜(4)的一侧，以使其产生的激光束穿过准直透镜(4)；

所述准直透镜(4)通过透镜底座(7)固定在所述Z向步进电机(6)上，与Z向步进电机(6)同步在激光光源(5)的激光传播方向上移动；所述Z向是指在激光光束中心传播的方向；

所述波前检测单元位于准直透镜(4)的另一侧，以使穿过准直透镜(4)的激光束进入其中，在所述波前检测单元内产生干涉条纹，并将获得的干涉条纹图样信号送至中央处理器(1)，中央处理器(1)根据接收的干涉条纹图样宽度变化情况生成移动指令驱动Z向步进电机(6)移动。

2.如权利要求1所述的激光自动化准直调节装置，其特征在于，所述波前检测单元包括第一三角棱镜(15)、第二三角棱镜(16)、梯形棱镜(17)和面阵CCD(11)；

所述第一三角棱镜(15)和第二三角棱镜(16)的均为尺寸相同的等腰直角三角形，所述梯形棱镜(17)的形状为等腰梯形；

所述第二三角棱镜(16)的斜边平行于准直透镜(4)设置，且斜边上设置有光束入射窗(9)，以使穿过准直透镜(4)进入其中；所述第一三角棱镜(15)以其斜边垂直于所述第二三角棱镜(16)斜边的方式贴合设置在第二三角棱镜(16)下方，相互贴合的两直角边之间设置有密封空隙，所述密封空隙内充有高纯惰性气体；

所述第一三角棱镜(15)与第二三角棱镜(16)的贴合处，第一三角棱镜(15)的直角边上镀有高透射膜(13)；第二三角棱镜(16)的直角边上镀有高反射膜(12)；

所述第一三角棱镜(15)的另一直角边与第二三角棱镜(16)的另一直角边相互延长并与所述梯形棱镜(17)的底边胶黏贴合；

上述第一三角棱镜(15)的斜边上设置有干涉条纹检测窗，用于检测平行出射的激光干涉条纹；

所述面阵CCD(11)位于干涉条纹检测窗的出光方向，与中央处理器(1)连接，用于获取干涉条纹图样宽度数据并发送至中央处理器(1)。

3.如权利要求2所述的激光自动化准直调节装置，其特征在于，所述相互贴合的两直角边之间的密封空隙的宽度范围在2-10mm范围内。

4.如权利要求3所述的激光自动化准直调节装置，其特征在于，所述中央处理器(1)内置有数据处理模块，所述数据处理模块用于选取与干涉条纹走向的垂直每行或每列数据作一维傅里叶变换，得到每行或每列周期分布，再对每行或每列周期分布曲线求和做平均，周期分布曲线中最大值对应的周期的值正比于该干涉条纹中条纹宽度，即将周期分布曲线中最大值对应的周期值作为干涉条纹宽度指标，中央处理器(1)根据条纹宽度指标的变化趋势形成控制Z向步进电机(6)的移动指令。

5.如权利要求4所述的激光自动化准直调节装置，其特征在于，所述第一三角棱镜(15)和第二三角棱镜(16)分别设置有一个方向调节旋钮(14)，用于精细调节第一三角棱镜(15)、第二三角棱镜(16)和梯形棱镜(17)组成的棱镜组的结构朝向。

6.如权利要求5所述的激光自动化准直调节装置，其特征在于，所述Z向步进电机(6)的移动的最小有效步长为0.01微米。

7.如权利要求2所述的激光自动化准直调节装置，其特征在于，当所述激光光源(5)为深紫外激光光源时，所述干涉条纹检测窗上贴有荧光膜(10)，用于将干涉条纹检测窗中的激光相干图案转换成为面阵CCD可以捕获的干涉条纹图案；所述准直透镜(4)、第一三角棱镜(15)、第二三角棱镜(16)和梯形棱镜(17)均由CaF₂材料制作；所述激光自动化准直调节装置整体置于超高真空环境中。