1、Laser Solutions劉良清劉良清 （光學工程師）（光學工程師）武漢凌云光電科技有限責任公司武漢凌云光電科技有限責任公司2011年年1月月16日日光學器件的使用及光路調(diào)試技巧光學器件的使用及光路調(diào)試技巧(課件版課件版)此報告僅供內(nèi)部培訓使用。未經(jīng)作者書面許可，其他機構此報告僅供內(nèi)部培訓使用。未經(jīng)作者書面許可，其他機構不得擅自傳閱、引用或復制。不得擅自傳閱、引用或復制。2目錄目錄 光學器件的介紹光學器件的介紹 光學器件的使用與維護光學器件的使用與維護 光學調(diào)試的一般方法光學調(diào)試的一般方法 激光器的內(nèi)部結構調(diào)試激光器的內(nèi)部結構調(diào)試 激光器的外部光路調(diào)試方法激光器的外部光路調(diào)試方法 激光安全

2、與人員防護激光安全與人員防護 其他其他3常用光學器件介紹常用光學器件介紹光學材料光學材料光學機械光學機械電氣控制電氣控制光學材料生光學材料生長，形成各長，形成各種有源與無種有源與無源光學器件源光學器件（例如，光（例如，光學晶體、半學晶體、半導體光源）導體光源）光學材料加光學材料加工成型，制工成型，制作各種光學作各種光學元件，平面、元件，平面、球面、非球球面、非球面加工、表面加工、表面拋光（例面拋光（例如，透鏡、如，透鏡、棱鏡）棱鏡）光學鍍膜，光學鍍膜，增加器件效增加器件效率，降低器率，降低器件損傷概率件損傷概率（例如，增（例如，增透膜、全反透膜、全反射膜、部分射膜、部分反射膜、光反射膜、光學濾

3、波器）學濾波器）偏振控制元件，偏振控制元件，衍射元件，光衍射元件，光傳輸器件（例傳輸器件（例如，波片，如，波片，Q開關，光纖）開關，光纖）光學器件可以滿足市場多元化的需要光學器件可以滿足市場多元化的需要光學元件光學元件光學儀器光學儀器4常用光學器件介紹常用光學器件介紹 光學材料BK 7（K9）玻璃）玻璃用于制作各種可見光可見光到近紅外近紅外光學元件：平面鏡、透鏡、棱鏡等融石英（融石英（Silica）玻璃）玻璃用于制作各種紫外紫外到近紅外近紅外光學元件：平面鏡、透鏡、棱鏡等氟化鈣氟化鈣CaF2、氟化鎂、氟化鎂MgF2用于制作各種紫外紫外到中紅外中紅外光學元件：平面鏡、透鏡、棱鏡等石英晶體石英晶體

4、用于制作各種紫外紫外到近紅外近紅外光學元件：主要是波片硒化鋅硒化鋅ZnSe用于制作各種近紅外近紅外到遠紅外遠紅外光學元件：平面鏡、透鏡、棱鏡等5常用光學器件介紹常用光學器件介紹BK 7（K9）玻璃）玻璃BK7是最常見的高硼硅冕牌可見光到近紅外光學用玻璃之一。 它的同質(zhì)性高，氣泡、雜質(zhì)含量低，是直接制造作為透射光學不錯的選擇。 BK7也具有良好的抗劃傷性。 BK7傳輸?shù)姆秶?80-2100nm。 不推薦于溫度敏感的應用，如精密鏡片。6常用光學器件介紹常用光學器件介紹紫外融石英（紫外融石英（UV Fused Silica）紫外級石英是合成具有極高的純度無定形二氧化硅。 這種非結晶、無色石英玻璃結合

5、了非常低的熱膨脹系數(shù)與良好的光學特性，在紫外區(qū)195nm到紅外區(qū)2.1um有優(yōu)良的透光率。 傳輸和同質(zhì)性超過結晶形式的石英晶體，因為晶體具有各向異性與溫度不穩(wěn)定性。 融石英理想用于高能激光器由于其高能量損傷閾值。 紫外級石英玻璃具有高折射率均勻性，且雜質(zhì)含量低。 紫外級石英同時用于透射和反射光學系統(tǒng)，特別是在較高的激光損傷閾值系統(tǒng)是必需的。7常用光學器件介紹常用光學器件介紹氟化鈣（氟化鈣（CaF2）氟化鈣是一種立方晶系單晶材料，可用于真空深紫外到紅外傳輸，且無雙折射特性。 在250nm到7m之間有90以上的透過率，是常用的準分子激光光學元件，因為它具有低吸收和高損傷閾值，成本低。 氟化鈣具有較

6、高的熱膨脹系數(shù)因此溫度性能較差，應避免在較高的環(huán)境溫度下工作。由于具有低折射率，氟化鈣可以直接用于紅外傳輸而不用鍍抗反射膜。8常用光學器件介紹常用光學器件介紹氟化鎂（氟化鎂（MgF2）氟化鎂是一種雙折射晶體，用于紫外到紅外線傳輸。 氟化鎂 是另一種很好的用于深紫外到紅外輸出的材料，傳輸范圍從0.15微米到6.5微米，是在含氟環(huán)境下使用的理想鏡頭、窗口片和準分子激光偏光片。 氟化鎂 耐溫度和機械沖擊，并具有較高的能量損傷閾值。 氟化鎂是低折射率紅外材料，通常不需要鍍抗反射膜。 氟化鎂比其他寬帶材料更為耐用， 是脈沖激光的理想選擇。9常用光學器件介紹常用光學器件介紹石英晶體（石英晶體（Crysta

7、l Quartz）石英晶體是一種水熱法生長的單軸雙折射單晶材料，它具有良好的真空紫外到近紅外傳輸特性。 由于它的雙折射性質(zhì)，晶體石英通常用作波片、相位延遲片以及旋光器件。10常用光學器件介紹常用光學器件介紹硒化鋅（硒化鋅（ZnSe）硒化鋅是一種化學氣相沉積材料，常用于熱像儀和醫(yī)療系統(tǒng)。 硒化鋅是一種紅外鏡頭的理想選擇，擁有廣泛的波長范圍（600nm-16um）。 硒化鋅具有較高的折射率，通常需要鍍抗反射膜，以達到較高的傳輸效率。 硒化鋅是一種相對較軟的材料，容易劃傷，因此在較硬的環(huán)境下不推薦使用。 使用時需要格外小心清理，搬運和安裝。 硒化鋅是高功率CO2激光系統(tǒng)光學元件的最佳選擇光學，由于其

8、低吸收系數(shù)和高耐冷熱沖擊性。注意：注意：硒化鋅是B級無機劇毒物質(zhì)，要注意安全。11常用光學器件介紹常用光學器件介紹 阿貝數(shù)阿貝數(shù)v 熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)（10 -6 /）電導率電導率（瓦（瓦/米米）熱容熱容（焦耳（焦耳/克克）密度在密度在25 （克（克/厘米厘米 3 ）努氏硬努氏硬度度（公斤（公斤/毫毫米米 2 ）楊氏模量楊氏模量（千兆）（千兆）BK764.177.11.1140.8582.5161081.5紫外石英67.80.521.380.752.20260073氟化鈣94.9618.859.710.853.1815875.8氟化鎂106.1813.7|到c軸8.48到c軸21|到c軸30

9、c軸1.0243.177415138.5晶體石英69.877.1|c軸13.2到c軸10.4|到c軸6.2到c軸0.742.64974097|到c軸76.5到c軸硒化鋅84.457.618.00.3995.2710570材料的常用折射率可參考網(wǎng)址：材料的常用折射率可參考網(wǎng)址： 具有更佳的曲率半徑，可以維持良好的像差修正，以獲得所 需要的性能。非球面透鏡的應用，帶來出色的銳度和更高的 分辨率，同時鏡頭的小型化設計成為了可能。 15激光晶體激光晶體激光晶體材料包括激光發(fā)射材料和非線性波長變換材料。常用的激光發(fā)射材料有Nd:YAG，Nd:GdVO4，Nd:YVO4，Nd:YLF，Yb:YAG等，它們

10、可以直接提供的激光波長有914nm，946nm，1030nm，1047nm，1053nm，1064nm，1319nm，1342nm等。常用的非線性晶體材料有LBO，KTP，BBO，KDP，PPLN等，它們可實現(xiàn)基頻波長的倍頻和高次諧波轉換從而獲得更短的激光波長，也可以通過OPO光參量振蕩方式獲得更長的激光波長。選擇不同的激光材料進行搭配，以滿足不同應用領域的要求。例如選擇不同的激光材料進行搭配，以滿足不同應用領域的要求。例如Nd:YVO4適合做適合做高重復頻率脈沖激光，高重復頻率脈沖激光，Nd:YAG適合做低重復頻率、大脈沖能量激光等。適合做低重復頻率、大脈沖能量激光等。16常用激光晶體材料性

11、能比較常用激光晶體材料性能比較17光纖耦合半導體模塊光纖耦合半導體模塊光纖耦合半導體模塊結構緊湊，傳輸靈活，可用作端面泵浦激光器的泵浦源，也可以直接用于工業(yè)加工激光焊接、表面處理等。注意事項：半導體激光二極管屬于低壓器件，容易被靜電擊穿，因此操作時需要十分注意防靜電處理。盡量佩戴絕緣手套，操作時應將二極管短接，同時應該防止灰塵進入模塊內(nèi)部。18光纖的特性與使用光纖的特性與使用 光纖具有傳輸靈活的特點，但由于截面積小，要特別注意端面的清潔，防止端面被激光燒毀。 調(diào)試光纖耦合時，隨時比對耦合效率，在低功率小調(diào)試耦合，當耦合效率低于80%時，不能繼續(xù)增加激光功率。19半導體激光側面泵浦模塊（半導體激

12、光側面泵浦模塊（DPSSL） 半導體二極管側面泵浦激光模塊是常用大功率固體激光組件，功率范圍從50W到2kW不等。 注意事項：側泵模塊一般功率較大，因此發(fā)熱量也較大，幾乎都是水冷，使用時一定注意將循環(huán)水開啟，否則將導致模塊燒毀。另外，操作時，同樣需要注意模塊的靜電防護，防止模塊被靜電擊穿。20燈泵浦腔燈泵浦腔21衍射光學元件衍射光學元件聲光聲光Q開關開關 （AO Q-switch） 調(diào)Q技術就是通過某種方法使腔的Q值隨時間按一定程序變化的技術。在泵浦開始時使腔處在低Q值狀態(tài)，即提高振蕩閾值，使振蕩不能生成，上能級的反轉粒子數(shù)就可以大量積累，當積累到最大值（飽和值）時，突然使腔的損耗減小，Q值突

13、增，激光振蕩迅速建立起來，在極短的時間內(nèi)上能級的反轉粒子數(shù)被消耗，轉變?yōu)榍粌?nèi)的光能量，在腔的輸出端以單一脈沖形式將能量釋放出來，于是就獲得峰值功率很高的巨脈沖激光輸出。22衍射光學元件衍射光學元件聲光聲光Q開關是利用聲光相互作用以控制光腔損耗的開關是利用聲光相互作用以控制光腔損耗的Q開關技術。聲光調(diào)開關技術。聲光調(diào)Q是通過電聲轉換形是通過電聲轉換形成超聲波使調(diào)制介質(zhì)折射率發(fā)生周期性變化成超聲波使調(diào)制介質(zhì)折射率發(fā)生周期性變化, 對入射光起衍射作用對入射光起衍射作用, 使之發(fā)生衍射損耗使之發(fā)生衍射損耗,Q 值值下降下降, 激光振蕩不能形成。在光泵激勵下其上能級反轉粒子數(shù)不斷積累并達到飽和值激光振蕩

14、不能形成。在光泵激勵下其上能級反轉粒子數(shù)不斷積累并達到飽和值, 之后突之后突然撤除超聲場然撤除超聲場, 衍射效應立即消失衍射效應立即消失, 腔內(nèi)腔內(nèi)Q 值猛增值猛增, 激光振蕩迅速恢復激光振蕩迅速恢復, 其能量以巨脈沖形式輸其能量以巨脈沖形式輸出。這是一種廣泛應用的出。這是一種廣泛應用的Q開關方式，其主要優(yōu)點是重復頻率高，性能穩(wěn)定可靠。開關方式，其主要優(yōu)點是重復頻率高，性能穩(wěn)定可靠。23光學測試設備光學測試設備 激光功率計、能量計 激光功率計、能量計是用于測試激光功率和脈沖能量的儀器。注意事項：不同的探頭具有不同的測試范圍，超過測試范圍將導致測試誤差，甚至損耗儀器。一般功率計都是熱釋電原理，在

15、測試大功率時，要注意探頭的散熱。另外，探頭都是吸光材料，因此不能將探頭放于過高激光功率密度位置下測試，否則將導致探頭被燒壞。24光學測試設備光學測試設備 示波器 示波器是用于測試激光脈沖參數(shù)的儀器，測試光脈沖信號時，是用光電雪崩二極管（APD）將脈沖光信號轉換為電信號，再輸入到示波器中處理顯示。注意事項：雪崩二極管（APD）不能用激光直接照射，否則容易被燒壞。25紅外激光顯示卡 目標波長：8001600納米，例如，808nm，850nm的，904nm，980nm，1064nm等。 該探測器卡有源區(qū)紅外吸收紅外光，并重新發(fā)出綠色波長的可見光。 該卡唯一的限制是沒有散熱。因此，該卡的溫度不應超過7

16、0 （即長時間曝光后轉換效率下降，但冷卻后可恢復）。紅外輻射損傷閾值（紅外輻射損傷閾值（109 W/cm2） 26激光探測卡 紅外激光探測卡又名調(diào)光片（摻稀土的氟鋯酸鹽玻璃），倍頻片，紅外上轉換卡，可將各種不可見近紅外波段光束轉換成可見光，能夠有效實現(xiàn)對紅外光束的探測、跟蹤、校對、識別，可用于各類半導體激光器的近紅外光探測、紅外發(fā)光二極管發(fā)射光跟蹤、YAG等大型激光器光束校對、光纖通信信號檢測等領域。 最常見的陶瓷片的能有效顯示800nm1600nm，同一探測卡上可以識別不同波段的紅外激光,發(fā)光強度與紅外器件激發(fā)功率成一定的正比增長關系。(注意:不使用時應保存在干燥處) 盡量避免在焦點處使用。

17、 最小功率：可探測100mw功率的紅外光.。 可承受較大功率密度激光輻射。 27其他波長紅外激光探測卡其他波長紅外激光探測卡 上?？蒲坠怆娂夹g有限公司銷售各種波長的紅外激光探測卡。28目錄目錄 光學器件的介紹光學器件的介紹 光學器件的使用與維護光學器件的使用與維護 光學調(diào)試的一般方法光學調(diào)試的一般方法 激光器的內(nèi)部結構調(diào)試激光器的內(nèi)部結構調(diào)試 激光器的外部光路調(diào)試方法激光器的外部光路調(diào)試方法 激光安全與人員防護激光安全與人員防護 其他其他29光學元件的清潔與維護光學元件的清潔與維護灰塵和污漬上會造成散射光，并在光學表面的雜質(zhì)能與入射激光光線作出反應，破壞光學薄膜。 有了適當?shù)奶幚砗湍愕墓鈱W清洗

18、，可以防止損害和確保其持續(xù)的表現(xiàn)。一般提示一般提示如果它不臟，不則不必要清潔！ 光學處理會增加污染或損壞的機會，所以只在必要時清潔光學。你應該在潔凈、低粉塵的環(huán)境下穿著潔凈服并佩戴手套或指套。 從你的手或組織中產(chǎn)生的油質(zhì)會鏡頭光學薄膜污染或損壞，你不應該接觸任何在你看上去是透明或反射的表面，絕不能重復使用鏡頭紙。 請記住，清潔用品比光學鏡頭的價格要便宜得多。檢測光學表面是否有污染和灰塵的方法是在一個高亮度的光源附近通過反射或投射的效果觀察。 從不同的角度看光，則你可以看到灰塵和污漬的散射。必要時，可在高倍顯微鏡下觀察光學表面的潔凈程度。30光學元件的清潔與維護光學元件的清潔與維護光學元件的夾持

19、光學元件的夾持盡量使用鑷子等工具來幫助你拿取光學鏡片，并且鑷子最好使用硬度較低的材料制成，例如木質(zhì)或比較軟的塑料，即便要使用金屬鑷子，也要在鑷子的前端套上軟性材料保護套或者轉接頭。這樣做的目的，一是防止用力過大時損壞元件表面，二是防止不小心直接戳擊元件的表面，導致表面劃傷。31光學元件的清潔與維護光學元件的清潔與維護第第1步。步。 使用干凈的空氣除塵器：使用干凈的空氣除塵器：除塵永遠是你的光學清洗的第一步。除去光學表面的灰塵一般總是使用塵壓縮和過濾空氣或氮氣，然后再次觀察光學表面的潔凈狀況，有沒有明顯的污漬灰塵，然后記住：“如果它不臟，則不必要清潔?！比绻€是不干凈，則需要使用溶劑和鏡頭紙配

20、以正確使用方法，進行進一步清潔。吹氣球是一種成本低廉的除塵方法，但不足之處是，它利用的是空氣，潔凈度不能保證。eyelead壓縮氣體清潔罐壓縮氣體清潔罐 32光學元件的清潔與維護光學元件的清潔與維護第第2步。步。 使用溶劑和鏡頭紙：使用溶劑和鏡頭紙：使用它們的方式依賴于光學表面污染程度，但必須緩慢地擦拭。溶劑的目的有兩個，一是軟化鏡頭紙，因為干燥的鏡頭紙容易劃傷光學表面，二是增加吸附和溶解作用，保證能夠帶走表面的污染物。 至于使用什么樣的溶劑，目前有多種說法，例如：1、使用60丙酮和40甲醇的混合液。 （單獨的丙酮干燥太快，混合甲醇后的蒸發(fā)時間變慢，有助于溶解雜質(zhì)）2、酒精和乙醚的混合液。酒精

21、的作用是清潔鏡面，乙醚幫助酒精揮發(fā)。如果僅僅使用酒精，那么酒精在揮發(fā)的過程中會吸附空氣中的水分凝結在鏡面上，嚴重影響清潔效果。混合入乙醚可徹底消除凝水。酒精和乙醚兩者都要100%的，等級選用分析純的，以避免雜質(zhì)對鏡頭的傷害。酒精和乙醚可到玻璃器皿化學試劑商店購買，由于乙醚對人體具有麻醉作用，為控制銷售商品，需要單位出具證明方可購買。清潔劑配兌。酒精和乙醚的比例可取1：1，南方沿海地區(qū)氣候濕潤，可多加些乙醚，比例可取1：2。33光學元件的清潔與維護光學元件的清潔與維護3、試劑級丙酮或其他液體溶劑，如甲醇，乙醇，97%的純異丙醇，甲基乙基酮（丁酮）或亞甲基氯化物（二氯甲烷）。 如三氯乙烯（TCE）

22、，氫氟酸（HF）和鹽酸（HCL）中一些無機酸，可用于擦拭硅晶片，硝酸可用于擦拭鍺基鏡片。但是酸性溶液不能被用于鍍膜或無鍍膜的硫化鋅（ZnS）或硒化鋅（ZnSe的）元件。丙酮溶解油脂是非常好的，但是它干得很快，而且必須佩戴抗丙酮腐蝕的手套處理。 一般情況下，異丙醇是一種用于鍍鋁膜層的安全、有效的清潔劑 。 因為酒精與鋁反應，它不應該被用于鍍有鋁層的鏡子。 酸性溶液中，甲醇對某些光學件和膜層可能是有毒或有害的，應該避免誤用，因此應注意遵循制造商提供的說明。34光學元件的清潔與維護光學元件的清潔與維護 清潔劑保存清潔劑保存可選用50ml的磨口瓶（玻璃器皿化學試劑商店購買），使用前先用酒精充分清洗瓶子

23、（至少三遍），而后直接在瓶中配兌并保存。原液就在原瓶中保存。配兌好的清潔劑不要存放太久，時間太久將導致成分揮發(fā)了，空氣中的水份亦會混入清潔劑中。在瓶口密封良好的情況下，最好也不要超過三個月。很多的塑料都會被清潔劑溶解（不是所有的），所以不要隨意的用塑料瓶或帶塑料蓋的玻璃瓶保存清潔劑。某些酸溶液對玻璃有腐蝕，則應該用塑料瓶保存，例如HF。35光學元件的清潔與維護光學元件的清潔與維護 鏡片的擦拭方法“點滴并拖動”技術 “點滴并拖動”技術是適合未安裝裸鏡片的光學清洗方法。在用壓縮空氣或氮氣吹掉表面上的塵土后，將鏡片放在一個干凈、無磨損的表面上。 用確定的溶劑滴在鏡頭紙上，慢慢拖過覆蓋鏡片的部分。切記

24、不要施加任何壓力。用過的鏡頭紙必須丟棄，如果沒有擦拭干凈，則重新取用新的鏡頭紙，重復上面的工作。36光學元件的清潔與維護光學元件的清潔與維護 “刷”洗技術 對于小型光學反射鏡， “點滴并拖動”技術常常難以施展，這時，則采用“刷”洗技術。將鏡頭紙折疊后，使用止血鉗夾住鏡頭紙，并滴上清潔溶劑，然后慢慢地從鏡片的一端連續(xù)擦拭到另一端。一般不推薦使用鑷子，因為鑷子容易夾持不住折疊的鏡頭紙。注意，在鏡頭紙上滴完清潔溶劑后，常常需要甩一下，以擺脫任何多余的液體。同時，擦拭的動作要輕且適當?shù)芈?，不要使用過大的壓力，且要防止止血鉗刮傷表面。37光學元件的清潔與維護光學元件的清潔與維護 “擦除”技術（不推薦用于

25、金屬鍍膜層） 此方法適用于較重的頑漬清洗。 與上所述的“刷”洗技術一樣將鏡頭紙折疊后，用手指而止血鉗捏住，滴上清潔溶劑，從鏡片的邊緣到另一端慢慢地擦拭，注意用力要均勻，且壓力不能太大。38光學元件的清潔與維護光學元件的清潔與維護 棉簽棒擦拭技術 輕柔地清潔輕的污染物（灰塵，指紋） 可用丙酮、丙醇沾濕棉簽或棉球，輕輕地擦洗表面，注意避免用力地擦洗。要盡量快地劃過表面，利于液體蒸發(fā)，不留下條紋。 注意：1）用紙柄的棉簽和高質(zhì)量的外科棉球。 2）推薦用試劑級的丙酮和丙醇混合液。39光學元件的清潔與維護光學元件的清潔與維護棉簽棒擦拭技術棉簽棒擦拭技術-步驟步驟40光學元件的清潔與維護光學元件的清潔與維

26、護適度地清潔中等的污染物（唾液，油滴） 用白醋沾濕棉簽或棉球，用很小的力擦洗表面，然后用干的棉簽擦掉多余的白醋。接著立即用丙酮沾濕棉簽或棉球，輕輕地擦拭表面，除 去殘留的醋酸 。 注意：1）只能用紙柄的棉簽 2）用高質(zhì)量的外科棉球 3）推薦用濃度6%的醋酸。 第第4步步 重度污染元件的清潔重度污染元件的清潔下面的步驟只用于非常臟的鏡片和前面清洗無效的鏡片。如果膜層被擦掉，鏡片就失去了它的 功能。明顯的顏色變化表示膜層的脫落。強勁地清洗嚴重污染的鏡片（飛濺） 對于那些極度污染的鏡片，我們用一種拋光膏來除去這些污染物。 把拋光膏搖勻，倒4-5滴到棉球上，然后輕輕地在鏡片上做圓周式的移動。不用向下壓

27、棉球，棉球的自重已足夠。如果用太大的壓力，拋光膏很快就會劃傷表面。頻繁地翻轉鏡片，避免在一個方向上過度拋光。拋光的時間應控制在30秒內(nèi)。任何時間，發(fā)現(xiàn)顏色變化，立刻停止 拋光，說明膜層的外部正在被腐蝕。第第3步步 中度污染元件的清潔中度污染元件的清潔41光學元件的清潔與維護光學元件的清潔與維護 用蒸餾水沾濕一個新棉球，輕輕拭洗鏡片表面，要全把鏡片沾濕，盡可能多地除去殘留的拋光膏。注意不要讓鏡片表面變干燥，這將很難 再除去剩余的拋光膏。 迅速用丙醇沾濕一個起毛的棉簽，輕輕地清洗整個鏡片表面，盡可能多地除去殘留的拋光膏。 注意：如果鏡片的直徑超過2英寸，就用棉球代替棉簽進行此步驟。 用丙酮沾濕一個

28、起毛的棉簽，輕輕地清洗鏡片表面。除去上個步驟留下的拋光膏和丙醇。用丙酮進行最后的清洗時，棉簽輕輕地拭過鏡片 ，重疊進行，直道整個表面都被擦過。在最后一次擦洗時，慢慢地移動棉簽確保表面的丙酮快速干燥。這樣可以消除鏡片表面的條紋。 重度污染元件的清潔（續(xù)）重度污染元件的清潔（續(xù)）42目錄目錄 光學器件的介紹光學器件的介紹 光學器件的使用與維護光學器件的使用與維護 光學調(diào)試的一般方法光學調(diào)試的一般方法 激光器的內(nèi)部結構調(diào)試激光器的內(nèi)部結構調(diào)試 激光器的外部光路調(diào)試方法激光器的外部光路調(diào)試方法 激光安全與人員防護激光安全與人員防護 其他其他43光學調(diào)試的一般方法光學調(diào)試的一般方法光學調(diào)試的一般原則 1

29、、光路可逆原則。光路可逆原則。光路的傳播路徑是可逆的，因此要防止激光反射對光學器件的損害。 2、居中原則。居中原則。一個復雜的光學系統(tǒng)可能會由許多的光學元件組成，在光的傳播路徑上，要留有足夠的空間和余量，以防止因為機械加工誤差導致光路被阻擋。因此，當光路穿過一個光闌時，應該盡量從中心穿過。 3、順序原則。順序原則。光學系統(tǒng)都是由一些固定元件和調(diào)整元件組成的，因此在安裝調(diào)試之前，應該首先分清哪些元件是固定的（即不能調(diào)整或調(diào)整范圍很小的），哪些元件是靈活可調(diào)的；然后按照“固定第一，活動第二”的思路，首先安裝固定不變的元件，再以固定元件為核心，調(diào)整安裝可變元件。 4、安全第一原則。安全第一原則。這里

30、的“安全”包括兩個含義：一是人身安全，二是器件的安全。在調(diào)試的過程中，盡量在系統(tǒng)低功率狀態(tài)下調(diào)試，即可以防止因為誤操作時激光對人體的傷害，也可以防止系統(tǒng)元件損壞。44目錄目錄 光學器件的介紹光學器件的介紹 光學器件的使用與維護光學器件的使用與維護 光學調(diào)試的一般方法光學調(diào)試的一般方法 激光器的內(nèi)部結構調(diào)試激光器的內(nèi)部結構調(diào)試 激光器的外部光路調(diào)試方法激光器的外部光路調(diào)試方法 激光安全與人員防護激光安全與人員防護 其他其他45激光器的內(nèi)部結構調(diào)試激光器的內(nèi)部結構調(diào)試端面泵浦固體激光器端面泵浦固體激光器 1、對所有的光學和機械部件進行必要的清潔； 2、安裝固定元件的基座，如激光晶體基座等（不安裝晶

31、體）； 3、安裝泵浦源，確定泵浦源的泵浦路徑，確保泵浦路徑從中心通過光闌； 4、安裝激光晶體； 5、調(diào)試準直光源（即確定激光振蕩路徑），使準直光源與泵浦路徑一致； 6、安裝激光腔鏡，通過準直光源將光學腔調(diào)平； 7、在低泵浦條件下，調(diào)試諧振腔的效率，直到最優(yōu)化。46激光器的內(nèi)部結構調(diào)試激光器的內(nèi)部結構調(diào)試 側面泵浦固體激光器側面泵浦固體激光器1、對所有的光學和機械部件進行必要的清潔；2、安裝固定元件/基座，如側泵模塊；3、調(diào)試準直光源（即確定激光振蕩路徑），確保激光的 振蕩路徑與激光晶體棒的端面垂直；4、安裝激光腔鏡，通過準直光源將光學腔調(diào)平；5、在低泵浦條件下，調(diào)試諧振腔的效率，直到最優(yōu)化。4

32、7復雜腔型光路的調(diào)試復雜腔型光路的調(diào)試復雜腔型光路：復雜腔型光路：是指激光諧振腔一般為折疊腔（非直線腔型），例如“Z”型腔或“X”腔型或環(huán)形腔等。在這樣的腔型中，如果按照通常的調(diào)試方法，即沿輸出光路逆向輔助采用指示光準直光路，則較為困難。常用的指示光功率在1-5mW左右，經(jīng)過 元件三次反射后，則已經(jīng)肉眼幾乎無法識別。變通的方法是：1、采用功率更高的指示光（1W綠光）作為準直調(diào)試光源；2、采用兩個指示光同時準直光路。48復雜腔型光路的調(diào)試復雜腔型光路的調(diào)試舉例：舉例：1、指示光L1透過鏡片M3，并被M2反射，最后被M1反射的光點與L1發(fā)出的光電重合；2、指示光L2發(fā)出的光點透過M2和M3與L1重

33、合，同時L1發(fā)出的光點與L2重合；3、L2發(fā)出的光點，經(jīng)過M3反射再經(jīng)過M4反射后的光點與L2發(fā)出的光點重合。（也可以采用指示光L3來準直。）49鏡片鍍膜面的區(qū)分鏡片鍍膜面的區(qū)分舉例：舉例：多數(shù)鏡片的雙面都鍍膜，且雙面鍍膜不同，在鏡片上沒有明確標示鍍膜類型的條件下，為了區(qū)分，可采用輔助測試方法。具體步驟為：將帶有指示光（如650nm）的激光（另一波長為鏡片針對性鍍膜波長，例如1064nm）傾斜入射到鏡片，這時指示光的反射光會有兩個光點，通過判斷反射激光與哪個指示光的重合，可以判斷出鏡片的鍍膜面。50光學調(diào)整架光學調(diào)整架在安裝光學調(diào)整架時，應該首先將調(diào)整架的調(diào)節(jié)螺桿調(diào)整到中間位置，即螺桿出于前后

34、調(diào)節(jié)的平衡位置，以保證在調(diào)試的過程中有足夠的調(diào)節(jié)余量。然后，在安裝調(diào)整架定位時，利用定位孔的微小活動余量，通過手動初步調(diào)整光路的位置。在調(diào)試過程中，螺桿偏離中間位置過遠時，應該重新安裝調(diào)整。51光學調(diào)整架光學調(diào)整架在結構緊湊的光路中，每個調(diào)整架的安裝都應該首先考慮光路的走向，從而避免在調(diào)試過程中，以為調(diào)整架的條件范圍不足，導致整個光路要重新調(diào)整。20%的失誤，可能導致80%的效率損失，因此在裝調(diào)之前，盡可能地思考一下安裝的步驟。52激光器的封裝激光器的封裝激光器的封裝是激光器生產(chǎn)中重要的一個環(huán)節(jié)，因為空氣中的水蒸氣與灰塵會對光學器件的膜層造成污染，大大降低激光器的使用壽命。53銦箔的使用銦箔的

35、使用銦是銀白色并略帶淡藍色的金屬 ，熔點156.61，沸點2080，密度7.3克厘米3（20）。很軟，能用指甲刻痕，比鉛的硬度還低。銦的可塑性強，有延展性，可壓成極薄的金屬片。重金屬，有輕微毒性。 健康危害： 銦比鉛還毒。美國和英國已公布了銦的職業(yè)接觸限值均為0.1 mg/m311。而這兩個國家鉛的標準為0.15 mg/m3。說明銦的毒性不可輕視。環(huán)境危害： 對環(huán)境有危害，對水體可造成污染。 燃爆危險： 可燃，具刺激性。54目錄目錄 光學器件的介紹光學器件的介紹 光學器件的使用與維護光學器件的使用與維護 光學調(diào)試的一般方法光學調(diào)試的一般方法 激光器的內(nèi)部結構調(diào)試激光器的內(nèi)部結構調(diào)試 激光器的外

36、部光路調(diào)試方法激光器的外部光路調(diào)試方法 激光安全與人員防護激光安全與人員防護 其他其他55外部光路的調(diào)試外部光路的調(diào)試外部光路：外部光路：通常是由一些反射元件、透射元件組成，例如45全反鏡、擴束鏡、聚焦鏡、波片等等，對激光束進行引導和變換。調(diào)試時需要注意的有兩點：效率和位置。效率是指，光束在通過若干個光學系統(tǒng)之后，傳輸效率是否達到預期目標，每個光學系統(tǒng)或元件的傳輸效率是否達到預期目標；位置的含義包括兩點，一是光束是否從對稱系統(tǒng)的中心穿過，二是光束的成像或聚焦點是否達到設計要求。56外部光路的調(diào)試外部光路的調(diào)試振鏡系統(tǒng)：振鏡系統(tǒng)：振鏡系統(tǒng)的基本組成是兩個轉動方向空間正交的反射鏡。調(diào)試時要注意，入

37、射光束在振鏡上的位置要保證振鏡在轉動過程中，光束不會超出振鏡的邊緣，否則機會損失系統(tǒng)效率，也會影響標刻效果。57F-theta平場透鏡平場透鏡F-theta平場透鏡是由多片光學透鏡組成的透鏡系統(tǒng)，與振鏡配合，可進行一定幅面的平面加工。振鏡的最大旋轉角度一般都是固定的，因此場鏡的焦距基本上決定了系統(tǒng)的掃描幅面大小。58擴束鏡擴束鏡伽利略擴束鏡最通用的擴束鏡類型起源于伽利略望遠鏡，通常包括一個輸入的凹透鏡和一個輸出的凸透鏡。輸入鏡將一個虛焦距光束傳送給輸出鏡。一般的低倍數(shù)的擴束鏡都用該原理制造，因為它簡單、體積小、價格也低。一般的盡可能的被設計為小的球面相差，低的波前變形和消色差。它的局限性在于不

38、能容納空間濾波或者進行大倍率的擴束。開普勒擴束鏡事實上在需要空間濾波或者進行大倍率的擴束的時候，人們一般使用開普勒設計的望遠鏡。開普勒望遠鏡一般有一個凸透鏡作為輸入鏡片，把實焦距聚焦的光束發(fā)送到輸出元件上。另外，可以通過在第一個透鏡的焦點上放置小孔來實現(xiàn)空間濾波。59目錄目錄 光學器件的介紹光學器件的介紹 光學器件的使用與維護光學器件的使用與維護 光學調(diào)試的一般方法光學調(diào)試的一般方法 激光器的內(nèi)部結構調(diào)試激光器的內(nèi)部結構調(diào)試 激光器的外部光路調(diào)試方法激光器的外部光路調(diào)試方法 激光安全與人員防護激光安全與人員防護 其他其他60激光的安全等級激光的安全等級激光器的安全級別一般分為激光器的安全級別一

39、般分為4級：級：Class:低輸出激光（功率小于0.4mW）。基本不會對眼睛產(chǎn)生危害，可以保證設計上的安全，不必特別管理。在正常操作情況下，不會產(chǎn)生對人有傷害的光輻射。Class:低輸出的可視激光（功率0.4mW-1mW），通常1mW以下的激光，會導致暈眩無法思考，用閉合眼睛來保護，一般即可消除癥狀。不要直接在光束內(nèi)觀察，也不要用小于1mw的激光直接照射別人的眼睛，避免用遠望設備觀察Class的激光。其輻射范圍在可見光譜區(qū)，其AEL值相當于在第一級產(chǎn)品的輻射中暴露0.25秒時的值。該級產(chǎn)品需要附加警告標記，進行安全測試。61激光的安全等級激光的安全等級激光器的安全級別分類的含義：激光器的安全級別分類的含義：太陽光照射在地面上的輻射功率大約為1400W/m2，也就是大約1.4mW/mm2。在這樣的輻射功率情況下，人眼是不敢直視太陽的，容易產(chǎn)生眩暈并傷害視網(wǎng)膜。多數(shù)小功率激光器的輸出光斑直徑都在1mm左右，因此低于1mW的連續(xù)激光對人眼的危害較小。62激光的安全等級激光的安全等級激光器的安全級別一般分為激光器的安全級別一般分為4級（續(xù)）：級（續(xù)）：Class 有 A 和 B級： Class A級為可見光的連續(xù)激光，輸出為1-5mW的激光束，避免用遠望設備觀察