激光准直技术
激光准直扩束注意事项
激光准直扩束注意事项激光准直和扩束是激光技术中的重要工艺环节，它涉及到激光束的调整和优化，对于激光器的性能和应用具有重要的影响。
以下是关于激光准直和扩束的注意事项。
1. 准直调节：在激光束的准直调节中，首先应确保光路系统的稳定性和准确性。
调节时应采取稳定的支撑装置，避免外界的振动和干扰，以保证调节的精度和准确性。
其次，准直调节时应采用高精度的准直仪器，如细动螺丝、角度尺、反射镜等。
通过调节反射镜的角度和位置，使激光束与光轴重合，达到准直要求。
此外，准直调节还需考虑到激光束的色散参数，因为不同波长的激光在空间中会产生不同的色散效应。
对于多色激光器，需要特别注意准直时的色散补偿。
2. 扩束调节：在激光束的扩束调节中，通常采用逐点扩束法。
首先，需准确测量激光束的束径和发散角，然后根据设计要求调整逐点扩束位置和焦距。
在扩束过程中，需要注意激光束的功率分布，以避免能量过度聚焦导致光学元件损坏和光束质量下降。
常见的方法是采用透镜组合来实现扩束，通过透镜的设计和布置来控制光束的扩束和高斯功率分布。
此外，还需注意扩束过程中的色散问题。
不同波长的激光束在透镜中会产生不同程度的色散，导致扩束后的光斑大小不一致。
因此，在设计和选择透镜时，要考虑到激光束的色散补偿，以保证扩束后的光斑稳定和一致。
3. 材料选择：在激光准直扩束过程中，需要选择适合的光学材料。
由于激光束的高能量密度和聚焦效果，光学元件容易受到热应力和光学损伤等问题的影响。
因此，对于高功率激光器应选用具有高热稳定性和耐损伤性的材料，如石英、硅、钛宝石等。
此外，还需考虑材料的透光性和光学性能。
不同材料对于激光器工作波长的透光性不同，选择合适的材料可有效减少激光器的光损耗和能量损失。
4. 温度和湿度控制：在激光准直扩束过程中，温度和湿度对于光学元件的性能和稳定性有重要影响。
要保持恒定的环境温度和湿度，以确保光学系统的稳定工作。
温度过高会引起光学元件的热膨胀和热应力，导致光斑形状的变化和光学性能的降低。
激光经纬仪准直法工作原理、观测方法讲解
激光经纬仪准直法工作原理、观测方法激光是一种新型光源，它具有方向性强、单色性好、亮度高、相干性好的优点。
激光技术在大坝水平位移观测中的应用，大大提高了观测效率和精度，为变形观测的自动化开辟了新途径。
目前在大坝水平位移观测中采用较多的是激光经纬仪准直法。
激光经纬仪
是在普通经纬仪上安装一个激光管，如在JZ型经纬仪望远镜上安装一个氦（He）氖（Ne）激光管便成为J Z—J D激光经纬仪型激光经纬仪。
观测水平位移时由激光经纬仪发射一条可见的红色激光束照准目标，其原理与活动觇标视准线法完全相同。
激光照准的有效射程白天为500mm左右，夜间为2.6km以上。
当照准距离为300mm时，精度可达1×10-5m。
激光准直原理
激光准直原理激光准直是指将激光束从发散状态变为平行或近似平行的过程，是激光技术中非常重要的一环。
激光准直技术在各种激光应用中都有着广泛的应用，比如激光测距、激光传输、激光加工等领域。
本文将介绍激光准直的原理及其相关知识。
激光准直的原理主要涉及激光的特性和准直元件的作用。
首先，激光的特性决定了它与普通光的区别，激光是一种高度相干、定向性好、波长狭窄的光。
这些特性使得激光在传输过程中能够保持较好的方向性和聚焦性，但是在远距离传输时，由于大气折射等因素会导致激光束发散，因此需要进行准直处理。
其次，准直元件的作用是通过光学方法来改变激光束的传播方向和角度，使其变得更加平行。
常用的准直元件有准直透镜、准直棱镜、准直光栅等。
这些准直元件能够根据激光的波长和特性进行设计，通过透镜的曲率、棱镜的折射等方式来实现激光的准直处理。
在实际的激光准直过程中，需要根据具体的应用需求选择合适的准直元件，并结合激光的特性进行设计和调整。
同时，还需要考虑到环境因素对激光传输的影响，比如大气折射、湿度、温度等因素都会对激光的准直效果产生影响，因此需要进行相应的补偿和校正。
除了传统的光学准直方法，近年来还出现了一些新的激光准直技术，比如自适应光学技术、相位共轭技术等，这些新技术能够更好地应对复杂环境下的激光准直需求，提高激光准直的精度和稳定性。
总之，激光准直是激光技术中至关重要的一环，它直接影响着激光在各种应用中的传输效果和加工质量。
通过对激光特性和准直元件的合理设计和选择，结合新技术的应用，能够更好地实现激光的准直处理，推动激光技术在各个领域的应用和发展。
激光准直的真实原理是什么
激光准直的真实原理是什么激光准直是指通过特定的光学元件以及光学设计手段，使激光光束具有平行光特性的过程。
在激光技术的应用中，激光准直是一个非常重要的工艺步骤，它能够确保激光束在传输过程中的方向性、光强、光斑尺寸等参数的稳定性和一致性，从而提高激光系统的成像质量、测量精度和功率效率等方面的性能。
激光准直的真实原理主要包括两个方面：光学元件的选择和光学系统的调整。
第一，光学元件的选择：在激光准直的过程中，光学元件起到了至关重要的作用。
其中，最常用的光学元件包括准直透镜、锥形透镜以及棱镜等。
准直透镜是最常见的光学元件之一，在激光准直中主要用于改变光束的方向、焦距和尺寸等参数。
而锥形透镜则可以将被准直的光束聚焦成较小且尺寸均匀的激光光点，从而实现光束的微聚焦。
另外，棱镜可以通过反射和折射等光学原理，对激光光束进行线性调整，实现光束的偏转和对准等功能。
根据激光准直的要求和实际应用场景的不同，选择合适的光学元件是至关重要的。
一般来说，需要综合考虑光学元件的透射率、折射率、材料的热膨胀系数以及成本等因素，以确保光学元件能够在激光准直中具有较好的性能和稳定性。
第二，光学系统的调整：在选择合适的光学元件后，还需要对光学系统进行精确的调整，以实现激光准直的目标。
光学系统的调整主要包括光路对准、调焦和调整光斑尺寸等方面的操作。
首先，进行光路对准是激光准直的重要步骤。
通过调整光学元件的位置和角度，使得光线在系统中的传输路径保持平行，以确保激光光束具有稳定的方向性和光强分布。
其次，进行调焦操作是实现激光准直的关键环节。
通过改变准直透镜或锥形透镜的位置和焦距，使激光光束能够在一定距离内保持最佳的聚焦效果，以实现激光准直的最终目标。
此外，调整光斑尺寸也是激光准直中需要考虑的因素之一。
根据实际需要，通过调整光学元件的直径、形状和倾斜角度等参数，改变激光光斑的大小和形状，以满足特定的应用需求。
综上所述，激光准直的真实原理主要包括光学元件的选择和光学系统的调整。
激光准直原理
激光准直原理
激光准直是指将激光束聚焦为一束平行光线的过程。
它是激光技术中非常重要的一环，广泛应用于光学通信、激光加工、激光测量等领域。
激光准直的原理主要包括激光源的产生、光束的整形和聚焦。
下面将详细介绍每个步骤。
首先，激光源产生的是一束具有高度相干性、单色性和直线性的光。
常见的激光源包括氦氖激光器、二极管激光器等。
这些激光源能够提供高质量的激光光束，为后续的准直提供了良好的基础。
接下来，需要对激光光束进行整形，以确保其具有平行的性质。
通常采用的方法是通过透镜组对光束进行整形。
透镜组包括凸透镜和凹透镜，在透镜的作用下可以将光束进行弯曲和聚焦，从而得到平行的光线。
此外，还可以使用棱镜来实现光束的整形。
最后，需要对光束进行聚焦，使其达到所需的直径。
这一步通常使用聚焦透镜来完成。
聚焦透镜具有特定的焦距，它使光束经过折射后聚焦在焦点上。
利用不同焦距的透镜可以实现不同直径的光束聚焦。
总而言之，激光准直通过激光源的产生、光束的整形和聚焦三个步骤，将激光光束变为一束平行光线。
这个过程是激光技术中至关重要的一环，它为后续的光学应用提供了基础。
激光准直仪原理
激光准直仪原理激光准直仪原理是指利用激光光束来检测测量物体的水平和垂直方向的相对位置，是一种常用于建筑、制造和测绘等领域的精确测量工具。
激光准直仪由于其高精度和高效率，已成为现代科技和工程实践的必备工具。
激光准直仪原理包括激光发射原理、激光束偏转原理和光电测量原理。
下面我们将详细介绍这三个方面的原理。
一、激光发射原理激光准直仪可以发射单色、高强度的激光束，其核心技术是激光的发射原理。
激光是由激光器中的激光介质（如He-Ne、Nd:YAG等）所产生的，并通过光机系统将激光束做成平行光线发射出去。
激光的发射具有相干性强、方向性好、空间相干长度长等特点，因此具有高亮度性质。
激光准直仪中常用的激光器有He-Ne激光、半导体激光和固体激光等。
He-Ne激光器是一种常见的气体激光器，具有单色性好、光束质量高等优点。
而半导体激光器体积小，效率高，但线宽大，不适用于精密测量。
固体激光器具有较大的输出功率和较高的光束质量，因此被广泛应用。
二、激光束偏转原理激光准直仪中的激光束偏转主要是通过光学元件来实现的，常见的光学元件有反射镜、透镜和棱镜等。
激光准直仪中常用的光学元件是反射镜。
激光准直仪中的反射镜一般分为二面反射镜和三面反射镜两种。
二面反射镜由两块平行的反射面构成，常用于对准垂直方向和水平方向；而三面反射镜则由三块相互垂直的反射面构成，可以同时对准垂直方向、水平方向和竖直方向。
当激光束通过反射镜时，会依照反射镜的角度发生偏转，从而实现对准垂直方向和水平方向，达到准确定位的目的。
三、光电测量原理激光准直仪还需要通过光电测量原理对测量值进行确定。
光电检测是通过光电二极管集成电路将光电转化为电信号，经放大、滤波、数字化等处理后，达到对物体位置的测量。
在激光准直仪中常用的光电检测元件有光电倍增管、光电二极管、CCD等。
在进行精密的测量时，通常采用CCD，以提高测量的精度和稳定性。
激光准直仪原理是利用激光的发射、光束偏转和光电测量原理，将物体的水平和垂直方向的相对位置进行测量。
光纤激光的准直与聚焦
光纤激光的准直与聚焦光纤激光技术是一种将激光光束通过光纤传输的技术，它具有高效、稳定、灵活、可靠等优点，在许多领域得到广泛应用。
而光纤激光的准直与聚焦是光纤激光技术中的重要环节，决定了激光光束的质量和传输效率。
准直是指将光束的传播方向调整为平行于光轴的过程，通过准直可以使光束从发出光源处沿着特定的路径传输，并最大限度地保持光束的质量。
光纤激光的准直通常采用透镜组合的方式实现。
在透镜组合中，凸透镜常用于扩大光束的直径，而凹透镜则用于减小光束的直径。
通过透镜的组合，可以将光束的直径调整到适合光纤输入的范围，从而实现准直的目的。
在进行光纤激光准直时，需要注意准直透镜的位置和角度。
准直透镜应尽可能地与光纤末端保持一定的距离，以避免透镜受到光纤末端的热效应影响，导致透镜变形或损坏。
此外，透镜的角度也需要调整，以使光束能够正确定向光纤的轴线。
通过合理的准直透镜设计和调整，可以使光纤激光的准直效果更加理想。
聚焦是指将光束的能量聚集到一个较小的区域内，使光束具有较高的功率密度。
光纤激光的聚焦通常采用透镜组合或光纤末端的特殊处理方式实现。
在透镜组合中，凸透镜常用于聚焦光束，而凹透镜则用于扩大光束的直径。
通过透镜的组合，可以将光束的直径调整到适合聚焦的范围，从而实现聚焦的目的。
在进行光纤激光聚焦时，同样需要注意透镜的位置和角度。
透镜与光纤末端的距离会影响聚焦的效果，过近或过远都会导致光束无法聚焦到预期的位置。
透镜的角度也需要调整，以使光束能够准确地聚焦到目标区域。
通过合理的聚焦透镜设计和调整，可以使光纤激光的聚焦效果更加理想。
光纤激光的准直与聚焦是光纤激光技术中不可或缺的环节。
准直和聚焦的效果直接影响到光纤激光的传输效率和应用效果。
因此，在进行光纤激光准直与聚焦时，需要根据具体的应用需求和光纤激光的特性进行合理的设计和调整。
总结起来，光纤激光的准直与聚焦是光纤激光技术中的重要环节，通过准直和聚焦可以使光束的传输方向和能量分布更加理想。
激光准直技术分类
1.2激光准直技术分类按检测原理激光准直技术大致可分为三个类型。
（一）振幅(光强)测量型利用激光本身的方向性，以激光光强分布中心作为准直基线，是这类准直方法的最初型式。
当用位敏光电器件或CCD作为探测器时-可同时实现二维测量，这是振幅测量型激光准直仪的优点。
然而如前面所述，由于激光漂移、光线弯曲、大气扰动以及光束横截面内光强分布的不对称性的影响，直接利用激光本身作准直基线，稳定性最好也只能达到510 量级。
为提高准直精度，必须有效地克服上述影响，于是出现了多种设计方案，如菲涅尔波带法、零级条纹干涉法、零级衍射同心圆法、不对称位相板法 ]、海定格非定位干涉条纹法 ]、对称双光束法、单模光纤法等。
这些方法在克服激光漂移及光强不对称分布的影响方面起到了好的效果-然而对大气扰动的影响仍无法解决1、 Fresnel波带片法激光束通过Fresnel波带片形成十字形的能量分布。
以十字线的中心作为准直基线，来克服光强分布不对称的影响，但因为波带片有确定的焦距，不可能在很长距离上都得到清晰的十字像。
2、位相板法采用二维非对称位相板，它的四个象限上每两个相邻的象限具有二相位差，所形成的直边衍射图是亮背景上的一个暗十字。
这种方法很适合于对中控制，但由于衍射的作用，测量范围不可能太大。
3、双光束准直法两光束是由一个空间棱镜分出的。
当激光器的出射光束漂移时，经过棱镜之后的两光束漂移方向相反。
采用两光束的平分线作为准直基线可以克服激光器的漂移影响，但该系统对双光束的平行性要求较高，在长距离范围内不易实现。
4、反馈控制法利用闭环反馈技术，实时修正各种因素而致的漂移误差，来提高准线精度，进而实现高精度的激光准直测量。
反馈控制法准直系统在出现光束漂移时，反馈系统的接收装置(控制用探测器)接收到该信号。
并将其转换为相应的电信号，此信号再经驱动放大，作用于驱动机构(压电陶瓷)，来对激光束的方向进行二维调整，从而实现对光束漂移量的实时修正，提高准线的精度。
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激光准直技术在工业生产生活中的应用
摘要：
激光由于具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特点，在工程、医疗等方面得到了广泛的应用。
因此，对激光准直技术的研究具有重要意义与广泛的前景。
这里就激光准直技术的工作原理及其在基本建设工程施工测量中的应用做简单介绍。
关键词：激光、准直仪、准直基线
1、引言
随着世界工业技术的迅猛发展,对各项几何参数的测量精度要求越来越高。
直线度测量是集合计量领域里最基本的计量项目之一，直接影响仪器精度、性能、质量，也是机械加工中常见又重要的测量项目。
在精密仪器制造与检测、大尺寸测量、大型仪器安装与定位、军工产品制造等领域中有着广泛应用。
2、原理
激光准直的原理如图1所示，由激光器L发出一束单横模的激光（一般为可见光，通常采用氦氖激光器的0.633µm波长的光），利用倒置的望远镜系统S，将光束形成直径很细的（约为几毫米）的平行光束，或者将光束在不同距离上聚焦成圆形小光斑。
此平行光束中心的轨迹为一条直线，即可作为准直和测量的基准线。
在需要准直的位置处用光电探测器接受准直光束。
该光电探测器为四象限光电探测器D（即由4块光电池组成），激光束照射到光电探测器上时，每块光电池会产生电压V1，V2，V3，V4。
当激光束中心照射在光电探测器中心处，由于4块光电池收到相同的光能量，产生的电压值相等；而当激光束中心偏离光电探测器中心时，将有偏差电压信号Vx和Vy；Vx= V1 -V3，Vy= V2 - V4
由此偏差电压即可知道接收点位置的偏移大小和方向。
图1 激光准直仪结构图
按检测原理激光准直技术大致可分为三个类型：
（一）振幅(光强)测量型
由于激光漂移、光线弯曲、大气扰动以及光束横截面内光强分布的不对称性的影响，直接利用激光本身作准直基线，稳定性最好也只能达到10−5量级。
为提高准直精度，必须有效地克服上述影响，于是出现了多种设计方案。
1、菲涅尔波带片法
激光束通过Fresnel波带片形成十字形的能量分布。
以十字线的中心作为准直基线，来克服光强分布不对称的影响，但因为波带片有确定的焦距，不可能在很长距离上都得到清晰的十字像。
图2 菲涅耳波带片成像原理
2、相位板法
采用二维非对称位相板，它的四个象限上每两个相邻的象限具有二相位差，所形成的直边衍射图是亮背景上的一个暗十字。
这种方法很适合于对中控制，但由于衍射的作用，测量范围不可能太大。
图3 位相板准直系统
3、双光束准直法
两光束是由一个空间棱镜分出的。
当激光器的出射光束漂移时，经过棱镜之后的两光束漂移方向相反。
采用两光束的平分线作为准直基线可以克服激光器的漂移影响，但该系统对双光束的平行性要求较高，在长距离范围内不易实现。
图4 双光束准直原理图
（二）相位测量型
双频激光干涉法激光束被Wollaston棱镜对称分开，射向两面角反射镜并按原路返回于Wollaston棱镜上重新会合被探测器接收。
这种方法精度高、稳定性好，目前应用最广。
但是其测量传感元件不允许在光路中移进移出，记数必须连续，且只能采用不同的附件分段测量直线度。
原理图如图5.
图5 位相测量型激光准直系统
渥拉斯登棱镜：能产生两束相互分开的、偏振方向相互垂直的线偏振光。
该棱镜由两块直角方解石棱镜胶合而成，两棱镜光轴相互垂直，又平行各自表面。
如图6，当两面角反射镜位移为时，将导致干涉仪的光程变化为。
图 6 干涉仪的光程
（三）偏振测量型
偏振测量型的代表是激光旋光准直仪，如图7。
图7 旋光准直光学系统
它以往返光束的对称中心作为准直基线，让直线误差变成激光编振方向的变化(旋光)而设检测来。
它的测量灵敏度也很高，往返光束的对称分布对克服激光平漂是有效果的。
当往返光束靠得很近，甚至重合时也能在某种程度上减轻大气扰动的影响。
偏振测量型另一个优点是它的测量元件可在光路中移进移出这个特点可使它应用于同轴度测量。
3、应用
目前激光准直技术在基本建设工程中的应用主要在以下两个方面。
1）在开凿地下地铁、隧道等工程中，应用激光准直，激光束可达300m远，并且亮度大，看得清楚；也便于用光电检测自动控制调整掘进机的方向。
在大型掘进中，还可增加激光束的数量，当激光束较多时，可形成开掘面的轮廓，保证工程质量。
2）在大型建筑施工中，经常有大面积饰面板安装工程，如大理石贴面、地板安装等。
在这种情况下，利用激光束作基准线，可以提高精度。
如：毛主席纪念堂柱廊有44根柱子，每边12根，用大块的经过刨床加工过的花岗石作饰面，为了使12根廊柱外饰面共在一个铅直面上，采用了激光准直仪为最下面的两列石板准直。
施工中，先使仪器发出的激光束与柱列中心线平行，再以激光束作为检查每根柱上花岗石板共铅直面的基准，可保证各石板共铅直面精度达到毫米量级。
4、展望
随着激光技术的快速发展，激光的单色性、方向性越来越好，激光准直技术越来越成熟，又因为建筑逐渐在往地下和高出发展，激光准基技术越来越多的得到广泛应用。
参考文献：
[1]范志刚，2010.光电测试技术.电子工业出版社：148-158。