一种具有分层可翻转结构的超短脉冲激光器

1.本发明属于超短脉冲激光器领域，主要涉及一种具有分层可翻转结构的超短脉冲激光器。


背景技术：

2.超短脉冲激光器是指以脉冲的方式工作的激光器，超短脉冲的脉冲时间宽度一般小于 10
‑
12
s，脉宽范围一般在几飞秒到几百飞秒，可以实现超快、超强的激光束。超短脉冲激光器在微细加工、医疗、微观物质探测等领域有广阔的应用前景。
3.由于超短脉冲激光器精度要求高，内部模组组成复杂、模块数量多，因此在同等光学方案下，现有的此类超短脉冲激光器通常采用单层设计的结构方案，即空间光路模块、光纤模块、控制模块等设置在同一个安装板上，这种安装布局就造成整体尺寸较大且重量也较重；此外也有分层设计的结构方案，如图1所示，安装在支撑架01内部的安装板02将支撑架分为上下两个腔室，空间光路模块设置在上腔室03，其余模块设置在下腔室04，这种布局方式使得在调试时需将超短脉冲激光器整体进行翻转，但超短脉冲激光器的质量较大，因此这种结构布局就使得调试较为困难。此外，当超短脉冲激光器体积较大时，对于超短脉冲固定底板的加工精度、力学形变、使用过程中的自然时效形变等都要求极高，因此怎么设计出一种尺寸小重量低且易调试的超短脉冲激光器是一项急需解决的问题。


技术实现要素：

4.为了设计出一种尺寸小重量低且易调试的超短脉冲激光器，本发明提出一种具有分层可翻转结构的超短脉冲激光器。
5.本发明的具体技术方案：
6.本发明提供了一种具有分层可翻转结构的超短脉冲激光器，包括空间光路模块、光纤模块、控制模块、固定底板、旋转支座和旋转底板；上述固定底板上固定安装空间光路模块；上述旋转支座垂直固定于固定底板上，且位于空间光路模块一侧；上述旋转支座的垂直高度≥空间光路模块的高度；上述旋转底板位于固定底板的上方，且旋转底板的一侧与旋转支座铰接，从而形成旋转底板的旋转轴；上述光纤模块和控制模块均固定安装在旋转底板上表面。
7.进一步地，为了使旋转底板和固定底板之间相互固定，本发明还包括固定支座；上述固定支座垂直固定于固定底板上，且位于空间光路模块的另一侧；其垂直高度与旋转支座的垂直高度相同，且顶端均设置有螺纹孔。
8.进一步地，在翻转角度为锐角时，为了固定旋转底板，本发明还包括短撑杆组件；上述短撑杆组件包括可伸缩短撑杆和短撑杆固定座；上述可伸缩短撑杆一端通过螺栓与固定支座顶端连接，另一端与短撑杆固定座铰接；上述短撑杆固定座安装于旋转底板的下表面，且位于远离旋转轴的一侧。
9.进一步地，还包括位于旋转底板两侧的两个短撑杆组件以及设置在旋转底板下表
面中间位置的用于收纳可伸缩短撑杆的短撑杆收纳装置；
10.上述每个短撑杆组件均包括可伸缩短撑杆和短撑杆固定座；上述可伸缩短撑杆一端为球头，另一端设置有与固定支座顶端连接的斜沉头孔；上述短撑杆固定座包括固定安装块和移动安装块，其中固定安装块固定安装在旋转底板的下表面，且其上设置有第一半球孔，移动安装块安装在固定安装块上或者旋转底板的下表面上，其上设置有带开口的第二半球孔，且开口尺寸略大于可伸缩短撑杆的直径；上述固定安装块和移动安装块之间的距离可调，从而使第一半球孔和第二半球孔之间形成与可伸缩短撑杆上球头配合的球孔；
11.上述短撑杆收纳装置包括u字形锁定块、2个t形锁紧杆和2根弹簧；上述u字形锁定块的开口朝向旋转底板的下表面；上述u字形锁定块的一个侧壁上设有凸起，该凸起穿过旋转底板，同时该侧壁设有2个台阶孔，2个台阶孔相对凸起对称设置；上述2个t形锁紧杆分别穿过2个台阶孔后与旋转底板连接；上述2根弹簧分别套设在2个t形锁紧杆上，且弹簧的一端与t形锁紧杆的大端接触，另一端与u字形锁定块上的台阶孔的大孔孔底接触。
12.进一步地，在翻转角度为直角或钝角时，为了固定旋转底板，本发明还包括多个长撑杆工装；上述每个长撑杆工装均包括可伸缩长撑杆和长撑杆固定座；上述可伸缩长撑杆一端为 u形支架，另一端与长撑杆固定座铰接；上述旋转底板上远离旋转轴一侧设置有多个用于和 u形支架配合的支撑孔。
13.进一步地，本发明中旋转底板上还设置有布线孔和2个固定孔；上述布线孔位于旋转底板上靠近旋转轴一侧的中间位置，用于布置空间光路模块和安装在旋转底板上的所有模块之间的线路及光纤；上述2个固定孔对称设置在旋转底板上远离旋转轴一侧，其位置与固定支座对应，用于旋转底板不发生翻转时将旋转底板固定在固定支座上，或者翻转角度为锐角时将可伸缩短撑杆的一端固定在固定支座上。
14.进一步地，上述旋转底板的翻转角度为0
°‑
210
°
。
15.进一步地，上述光纤模块包括种子源、展宽器、单模放大模块和多模放大模块，上述控制模块包括电控模块和温度调谐模块，且电控模块、种子源、展宽器、温度调谐模块、单模放大模块、多模放大模块可根据具体工况合理布局安装在上述旋转底板正面。
16.进一步地，上述激光器安装固定底板的材质为6061铝合金，其强度和刚度高，密度低，导热性相对较好，便于空间光路模块向外界散热，上述旋转底板的材质为不锈钢，其强度高且导热性相对较差，可在一定程度上隔绝旋转底板正面安装的模块散发的热量对空间光路模块的影响。
17.进一步地，上述空间光路模块为一个密封设计的模块，以避免外界因素对空间光路模块内部的影响。
18.本发明的有益效果是：
19.1、本发明为分层可翻转结构，相比现有的单层设计中所有模块安装在一个固定底板上的的结构方案，本发明中固定底板只安装空间光路模块，从而超短脉冲激光器的长、宽主要取决于空间光路模块的大小，因此提高了空间利用率，减小了整体尺寸，且由于大部分模块安装在第二层的旋转底板上，从而减小了固定底板的面积，降低了整体的质量；相比现有的多层设计的结构方案，本发明在调试时只需翻转旋转底板及安装在旋转底板上的模块，而现有的结构方案需整体翻转，因此本发明更易于调试。
20.2、本发明中由于空间光路模块的稳定性直接影响超短脉冲激光器输出参数，故而
设置在固定底板上；控制模块和光纤模块对安装精度没有特殊要求，因此设计在第二层的旋转底板上，这种布局方式可避免调试过程中移动空间光路模块所造成的影响。
21.3、本发明相对现有方案固定底板面积缩小，从而大幅降低了加工成本，也使机械加工精度更易于控制，同时后期自然时效变形也会大幅减小，对超短脉冲激光器的长期工作稳定性有很大程度的提升。
22.4、本发明中空间光路模块安装在第一层的固定底板上，控制模块和光纤模块安装在第二层的旋转底板上，调试时互不干涉，也可避免控制模块和光纤模块散发出的热量对空间光路模块的影响。
23.5、本发明中空间光路模块为一个密封设计的模块，可大幅度避免外界因素对空间光路模块内部的影响。
附图说明
24.图1—现有分层设计的超短脉冲激光器的结构示意图；
25.图1的附图标记说明：
26.01
‑
支撑架、02
‑
安装板、03
‑
上腔室、04
‑
下腔室；
27.图2—实施例1中超短脉冲激光器的结构示意图；
28.图3—旋转底板的结构示意图；
29.图4—长撑杆工装的铰接结构示意图；
30.图5—实施例2中超短脉冲激光器的结构示意图；
31.图6—可伸缩短撑杆的结构示意图；
32.图7—短撑杆固定座的结构示意图；
33.图8—短撑杆收纳装置的结构示意图；
34.图9—u字形锁定块的结构示意图；
35.图10—旋转底板未发生翻转时的超短脉冲激光器示意图；
36.图2至图10的附图标记说明：
[0037]1‑
固定底板、2
‑
空间光路模块、3
‑
旋转支座、4
‑
电控模块、5
‑
种子源、6
‑
展宽器、7
‑
旋转底板、8
‑
温度调谐模块、9
‑
单模放大模块、10
‑
多模放大模块、11
‑
固定支座、12
‑
可伸缩长撑杆、 13
‑
长撑杆固定座、14
‑
长撑杆销轴、15
‑
可伸缩短撑杆、16
‑
短撑杆固定座、17
‑
t形锁紧杆、18
‑
u 字形锁定块、19
‑
弹簧、20
‑
固定螺栓、21
‑
支撑孔、22
‑
固定孔、23
‑
布线孔。
具体实施方式
[0038]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
个短撑杆组件以及短撑杆收纳装置；固定底板1上固定安装空间光路模块2；2个旋转支座3 对称垂直固定于固定底板1上，且均位于空间光路模块2的一侧，其垂直高度略大于空间光路模块2的高度；旋转底板7位于固定底板1的上方，且一侧与2个旋转支座3分别铰接从而形成旋转轴；2个固定支座11对称垂直固定于固定底板1上，且均位于空间光路模块2的另一侧，其垂直高度与2个旋转支座3的垂直高度相同，且2个固定支座11顶端均设置有螺纹孔；光纤模块和控制模块均固定安装在旋转底板1的上表面。
[0050]
如图3所示，旋转底板1上还设置有布线孔23和2个固定孔22；布线孔位于旋转底板7 上靠近旋转轴一侧的中间位置，用于布置空间光路模块2、光纤模块和控制模块之间的线路及光纤；2个固定孔对称设置在旋转底板7上远离旋转轴一侧，其位置与2个固定支座104 对应，用于旋转底板7不发生翻转时将旋转底板7固定在固定支座11上，或者翻转时将可伸缩短撑杆15的一端固定在固定支座11上。
[0051]
光纤模块包括单模放大模块9、种子源5、展宽器6和多模放大模块10，控制模块包括电控模块4和温度调谐模块8，且电控模块4、种子源5和展宽器6依次固定安装在旋转底板 7上表面的一侧，温度调谐模块8、单模放大模块9和多模放大模块10依次固定安装在旋转底板上表面的另一侧。
[0052]
2个短撑杆组件位于旋转底板7的两侧，且均包括可伸缩短撑杆15和短撑杆固定座16；可伸缩短撑杆15如图6所示，一端为球头，另一端设置有与固定支座11顶端连接的斜沉头孔；短撑杆固定座16如图7所示，包括固定安装块和移动安装块，其中固定安装块固定安装在旋转底板7的下表面，且其上设置有第一半球孔，移动安装块安装在固定安装块上或者旋转底板7的下表面上，其上设置有带开口的第二半球孔，且开口尺寸略大于可伸缩短撑杆15 的直径；固定安装块和移动安装块之间的距离可调，从而使第一半球孔和第二半球孔之间形成与可伸缩短撑杆15上球头配合的球孔；
[0053]
短撑杆收纳装置如图8所示，包括u字形锁定块18、2个t形锁紧杆17和2根弹簧19；u字形锁定块18如图9所示，其开口朝向旋转底板7的下表面，且其中一个侧壁上设有突起，该突起穿过旋转底板7，同时该侧壁设有2个台阶孔，2个台阶孔相对凸起对称设置；2个t 形锁紧杆17分别穿过2个台阶孔后与旋转底板7连接；2根弹簧19分别套设在2个t形锁紧杆17上，且弹簧19的一端与t形锁紧杆17的大端接触，另一端与u字形锁定块18上的台阶孔的大孔孔底接触。
[0054]
空间光路模块2为一个密封设计的模块；固定底板1的材质为6061铝合金，不易发生破坏与变形，重量低散热较好，便于空间光路模块2向外界散热，旋转底板7的材质为不锈钢，不易被破坏且散热较差，可在一定程度上隔绝旋转底板7上表面安装的模块散发的热量对空间光路模块2的影响。
[0055]
在调试时，将旋转底板7翻转82
°
，按下u字形锁定块18侧壁上的凸起，u字形锁定块18沿着t形锁紧杆17向下移动，从而在u字形锁定块18和旋转底板7之间形成空隙，依次将2个可伸缩短撑杆15从该空隙中取出后，松开u字形锁定块18侧壁上的凸起，u字形锁定块18在弹簧19的作用下沿着t形锁紧杆17向上移动直到贴紧旋转底板7，再将2个可伸缩短撑杆15从短撑杆固定座16的移动安装块上的开口处旋出，将2个可伸缩短撑杆15旋转至其上的斜沉头孔分别与2个固定支座11顶端的螺纹孔对齐后，用固定螺栓20固定连接，从而短撑杆组件将旋转底板7及安装在旋转底板7上的所有模块固定住。当调试结束后，如图10所示，将
固定螺栓20拆除，把2个可伸缩短撑杆15从短撑杆固定座16的移动安装块上的开口旋入后收入短撑杆收纳装置内，然后将旋转底板7的翻转至角度为0
°
，即旋转底板 105为水平状态，此时旋转底板7上的固定孔22与固定支座11顶端的螺纹孔对齐，使用固定螺栓20将其固定连接。
[0056]
本实施例提供的具有分层可翻转结构的超短脉冲激光器，2个短撑杆组件以及短撑杆收纳装置均安装在超短脉冲激光器的旋转底板7上，旋转底板7的翻转角度较小，因此不需要较大的放置空间及携带单独的工装，且仅需将固定底板1放置在平面上即可；但本实例中由于旋转底板7的翻转角度较小及短撑杆组件干扰，对于操作人员调试空间光路模块2有一定的影响。
[0057]
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。