專利名稱：測量用激光裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及自帶激光器的測量用激光裝置，特別是，涉及已考慮激光器發熱影響的測量用激光裝置。
就自帶激光器的測量用激光裝置來說，已知的有使用于經緯儀、建筑物內裝修的旋轉激光器、使用于配管施工的導管激光器、使用于測距的激光距離計及水平裝置等，并且采用He-Ne激光、LD(半導體激光)作為激光源。
一般，這些測量用激光裝置的水平用光學系統，或者測距用光學系統等的光學系統都得設置在鏡筒內。把該鏡筒支承在殼體中，上下及左右兩個方向都能自由轉動，并且將激光光源固定在鏡筒上，而與光學系統一體化。
在使用He-Ne激光器作為上述激光光源時，He-Ne管的形狀很大就不可能做成小型。而且，使用He-Ne管時，必須高電壓才能進行激光振蕩，一般要使用100V電源。因此，消耗電力多，發熱量也大。因而，不可能把電源裝到裝置里，難以使裝置小型化為小型又可攜帶的裝置。
并且，由于上述激光光源的發熱，因光學系統受熱，使傾角傳感器等各種檢出器的檢出精度下降，或者因鏡筒、鏡筒支撐機構受熱，隨熱膨脹而發生變位，發生機械精度降低等問題，因而，就需要有冷卻機構及散熱機構，裝置就變得復雜龐大。
因為上述的LD(半導體激光器)小型消耗電力少，所以容易安裝在上述鏡筒等內，可以制成適合于攜帶使用的小型化設備。
圖14，表示了一種使用LD的測量用激光裝置例的導管激光器示意圖。
在鏡筒2內設置光學系統1，該鏡筒2由殼體4支承，可在上下及左右兩個方向自由轉動，而將激光光源3固定在鏡筒2的底部。還有，LD發光的激光光線6縱橫方向不同呈橢圓狀，因為擴展角大，所以要設置準直透鏡5使其變為平行光束。通常，為將橢圓形變成近于圓形，設置校正透鏡。
發自上述LD的激光光線6與He-Ne管的激光光線相比較，平行性方面不是細微輪廓清晰均勻的激光光線，因光束有所發散，即使進行了校正形狀的激光光線目視性也低。作為提高目視性的手段，雖有增加輸出的方法，但從保護操作者安全等觀點出發，有關激光光線強度則受法律制約。因而，在同樣輸出下為提高目視性起見有必要選用目視性高的波長。就目視性而言，綠色光較優，但不能大量生產可輸出高輸出綠色激光光線的半導體器件。為此，目前，對來自近紅外的LD的激光器光源設置共振部，使激光光線的頻率增大變換為綠色。
作為產生綠色激光光線的激光光源使用，有利用近紅外半導體激光器件使外部、或內部諧振型SHG(二次諧波發生)方式的振蕩裝置組合的LD激勵固體激光器。圖15正是示出用這樣的內部諧振型SRG方式的LD激勵固體激光器的激光光源3的示意圖。
圖15中，8為發光部，9為光諧振部。該發光部8具備LD發光器10、聚光透鏡11，進而光諧振部9有由形成第1電介質反射膜12的激光器晶體(NdYVO4)片13、非線性光學介質(KTP)14、及形成第2電介質反射膜15的輸出反射鏡16，并且在該光諧振部9抽運激光光線，進行諧振放大予以輸出。下面還要做詳細介紹。
激光光源3是用于產生激光光線的，使用作為半導體激光器的LD發光器10。另外，該LD發光器10具有作為產生基波的抽運光發生裝置的功能。還有，激光光源3不限于半導體激光器，凡能產生激光光線的，不論哪一種光源手段也都可以采用。
激光器晶體片13是用于進行光放大的。至于此激光器晶體片13，可采用摻入Nd3+離子的YAG(釔鋁柘榴石)等。YAG具有946nm、1064nm、1319nm等的振蕩譜線。
激光器晶體片13不限于YAG，還可以使用振蕩線為1064nm的(NdYVO4)，振蕩線為700～900nm的(Ti蘭寶石)等。
在激光器晶體片13的LD發光器10側，形成第1電介質反射膜12。此第1電介質反射膜12對LD發光器10是高透射(光)的，而對激光器晶片13所振蕩的波長則是高反射的，同時即使對于SHG(二次諧振產生的波)也是高反射的。
輸出反射鏡16以與激光器晶體片13相對的方式構成，把輸出反射鏡16的激光器晶體片13的一側加工成有適當半徑的凹面球面鏡的形狀，再形成第2電介質反射膜15。此第2電介質反射膜15對于激光器晶體片13的振蕩波長為高反射，對于SHG(二次諧波產生)也變成了高透射。
如以上那樣，把激光器晶體片13的第1電介質反射膜12和輸出反射鏡16組合起來，通過聚光透鏡11將從LD發光器10來的光束抽運，經激光器晶體片13，光就會在激光器晶體片13的第1電介質反射膜12與輸出反射鏡16之間多次往復，由于可以長時間封閉光，因而會使光諧振放大。
為此在由上述激光器晶體片13的第1電介質反射膜12與上述輸出反射鏡16構成的光諧振器內插入非線性光學介質14。
在此，簡要說明非線性光學效應。
若在物質上施加電場，就會產生電極化。當這個電場強度小時，極化與電場成正比例，在象激光光線這樣的高強度相干光的情況下，則打破了電場與極化之間的比例關系，而成為與電場的二次方、三次方成比例的非線性極化分量。
從而，在非線性光學介質14中，因光波發生的極化，含有與光波電場的二次方成比例的分量，通過這種非線性極化，使不同頻率的光波間發生結合，產生2倍于光頻率的高次諧波。這種第2次高次諧波發生(SHG)叫做二次諧波發生。
上述的激光源3是把非線性光學介質14插入由激光器晶體片13與輸出反射鏡16構成的光諧振器內，所以也叫做內部型SHG，由于變換輸出與基波光功率的二次方成比例，所以具有能直接利用光諧振器內很高光強度的效果。
非線性光學介質14，例如使用KTP(KTiOPO4磷酸鈦鉀)、BBO(β-BaB2O4β型硼酸鋇)、LBO(LiB3O5三硼酸鋰)等，主要在于將光波1064nm變換為532nm。
也采用KNbO3(鈮酸鉀)等，主要將光波從946nm變換為473nm。
一般，為了穩定激光光源輸出波長，要監控輸出激光并反饋到激光光源。圖16是內部諧振型SHG方式振蕩裝置的反饋框圖。光源單元60由激光光源3、半反射鏡61、聚光透鏡17構成。
自激光光源3輸出的激光光線用半反射鏡61分出一部分作為監控光。透過半反射鏡61的激光光線射向上述聚光透鏡17。上述監控光為監控光電器件62、光電電路63所接收并變換成電信號。從光電電路63來的光電信號輸入控制部66，該控制部66把與上述光電信號對應的控制信號輸出到LD驅動部67。該LD驅動部67再根據上述控制信號控制LD發光器10的發光。
在用上述的內部諧振型SHG方式的振蕩裝置組成的LD激勵固體激光器時，發光效率與單個半導體激光器相比較差，因為發熱量大。因而，如果把LD激勵固體激光器安裝在收納望遠鏡等光學系統的殼體里，就會導致與He-Ne管方式的激光光源一樣因熱膨脹、熱變形造成精度下降。
本發明的一個目的是提供一種使用目視性高的激光光線，并且消除了激光光源的熱影響，高精度測量用激光裝置。
并且，本發明的另一個目的是將激光光源和光學系統設置到分離開的位置，以消除激光光源的熱影響，在用光纖連接激光光源和光學系統的情況下，容易進行激光光源與光纖的耦合調整，同時調整后不會失常，而且還可能是隨時間變化不多的光纖耦合。
因而，本發明的測量用激光裝置配備有激光光源部、沿規定方向照射自該激光光源部來的激光光線的光學系統、以及將上述激光光源部的激光光線導入上述光學系統的光纖；上述激光光源部至少與光學系統熱隔離，并且激光光源部是配備發光部和光諧振部的LD激勵固體激光器；上述光諧振部設置于光學系統內，并與上述發光部熱隔離，而且至少激光光源部的發熱部應固定在殼體上，通過該殼體散熱；光纖是作為保持偏振光方向照原樣傳送光的定偏振波光纖，配置在光纖輸出端附近并反射激光光線，同時具有分出一部分光作為監控光的第1反射裝置和接收用該第1反射裝置分出的監控光的第1光電裝置；該第1反射裝置就是偏振光反射鏡，根據上述第1光電裝置的接收光量控制上述激光光源部的激光輸出；在光纖輸入端附近還有分配激光光線的第2反射裝置和第2光電裝置，進而本發明的測量用激光裝置，其激光光源部具有半導體激光光源和容納該半導體激光光源的殼體，該殼體與上述光纖通過具有球面的耦合調整裝置進行連接，激光光源部還具有把半導體激光器作為激勵光源的光諧振部和容納該光諧振部的殼體，該殼體和上述光纖通過具有球面的耦合調整裝置進行連接，并且光纖的激光光線入射端沿相對于光軸的垂直方向可以移動，同時被沿傾斜以及軸心方向可以位移地支承，還有穿過上述外殼而設置的激光光線射出孔、設置于該激光光線射出孔處的筒狀夾具以及保持該夾具的至少一部分成為球狀的球連接器，將光纖的激光光線入射端保持在該球連接器上，而且光纖的激光光線入射端被相對光軸可扭轉地支承，球連接器既保持激光光線入射端，又保持GRIN透鏡。
圖1是表示本發明實施例的示意結構圖。
圖2是該實施例所使用的光源部結構圖。
圖3是表示本發明另一個實施例的示意結構圖。
圖4是該另一個實施例所使用的光源部結構圖。
圖5是表示本發明實施例的斷面圖。
圖6是表示本發明另一個實施例的斷面圖。
圖7是激光光線射出部的放大斷面圖。
圖8是該激光光線射出部的要點圖。
圖9是該激光光線射出部的光程圖。
圖10是本發明的光源單元的控制框圖。
圖11是表示本發明的激光光源與光纖耦合結構的平面圖。
圖12是表示該耦合構造斷面圖。
圖13是表示本發明的激光光源與光纖的另一種耦合結構的斷面圖。
圖14是表示現有例的示意結構圖。
圖15是該現有例的激光光源部的結構圖。
圖16是現有例的光源單元的控制框圖。
下面，一邊參照附圖一邊說明本發明的實施例。
圖1是表示本發明的實施例的示意圖。圖2則是表示該本發明的實施例所用的光源部20。在圖1中，對與圖14中所示的同樣的構件使用相同標號，而圖2中，則對與圖15中所示的同樣構件，使用相同標號。
將光學系統1設置在鏡筒2內，該鏡筒2被支撐在殼體4內，并且沿上下而且左右的2個方向都能自由轉動，導引來自激光光源3的激光光線的光纖22固定于鏡筒2的底部，并在該鏡筒2的最前面設置準直透鏡5。
將散熱片21固定在上述殼體4的所要求的位置，例如離開接受上述激光光線6的鏡筒2、或離開鏡筒2的支撐機構的位置，例如殼體4的后部，粘附于殼體4的后壁與底面上。
上述光源部20由上述激光光源3和將來自該激光光源3的激光光線引導到所需位置的光纖22構成，并將上述激光光源3固定在上述散熱片21上，以減小熱阻，而將上述光纖22的激光光線入射端22a通過聚光透鏡17固定到上述激光光源3的激光光線射出位置，再將激光光線射出端22b固定到上述激光光線6的光軸上，上述鏡筒2的底端位置處，從而將激光光線從上述激光光源3引到光學系統1中。
由上述光纖22的激光光線射出端22b射出的激光光線6用上述的準直透鏡變成了平行光束，并且通過殼體4進行照射。
如上所述，作為發熱部的激光光源3固定于上述散熱片21上，由于可通過上述散熱片21把激光光源3產生的熱散發到殼體4的外部，所以抑制了殼體內溫度的升高，而且還因散熱片21遠離鏡筒2及鏡筒2的支撐機構，所以光源部20的熱對精度不會有影響。
圖3、圖4是表示本發明的另一個實施例，上述光源部20之內，發熱部特別著眼于LD發光器10，使發光部8與光諧振部9分開，再用光纖22把上述發光部8與上述光諧振部9連起來。
該發光部8配備LD發光器10和聚光透鏡11，而光諧振部9配備聚光透鏡23、形成了電介質反射膜12的激光晶體(NdYVO4)片13、非線性光學介質(KTP)14以及形成了電介質反射膜15的輸出反射鏡16。
將上述發光部8固定到上述散熱片21上以減小熱阻，并且將上述光諧振部9安裝在鏡筒2的底部上。在上述聚光透鏡的成象點配置上述光纖22的激光光線入射端22a，而上述聚光透鏡23的光軸上則配置上述激光光線射出端22b。從上述光纖22的激光光線射出端22b射出的激光光線通過上述聚光透鏡23成象在上述激光器晶體(NdYVO4)片13內，并在上述激光器晶體片13和輸出反射鏡16間抽運激光光線，進行諧振、放大并輸出。從上述光諧振部9發出的激光光線6用上述準直透鏡5變成平行光束，由殼體4向外照射。
由于在本實施例也把作為發熱部的發光部8固定在上述散熱片21上，通過上述散熱片21向殼體4的外部散發發光部8產生的熱，所以可抑制殼體4內的溫度上升，而且由于散熱片21遠離鏡筒2、鏡筒2支撐機構，所以發光部，即光源部20的熱對精度不會有影響。
圖5表示以本發明實施于經緯儀的情況。
圖中，對具有與圖1、圖3中所示的同樣結構的元件，標以相同的標號。
殼體30以垂直軸為中心能旋轉，還可以上下方向傾斜擺動地支承在托架31上。又將托架31安置在校平臺32上，用該校平臺32的校平螺釘33可把上述殼體30安置在水平面上。上述校平臺32上還設有顯示部34，具有把水平角、高度角、距離等數據顯示于該顯示部34的結構。
上述殼體30內沿水平方向設置望遠鏡41，該望遠鏡41的鏡筒2里安放具有水平方向光軸的光學系統1。該光學系統1在光軸O上由依次配置目鏡35、分度線36、成為正立象的棱鏡37、內透鏡38、選擇地反射綠色激光光線的激光反射鏡(或者棱鏡)39以及物鏡40等構成。
上述激光光源3固定于上述殼體30的底部，在與上述鏡筒2的上述激光反射鏡39相對立的位置固定激光光線射出部42，以及在該激光光線射出部42固定保持光纖22的激光光線射出端22b。
上述殼體30的材料由含碳、熱傳導率高的合成樹脂制成，或者至少固定上述激光光源3的部分由熱導率高的材料、含碳的熱導率高的合成樹脂、或銅、鋁等金屬制成。
如上所述，上述激光反射鏡39選擇地反射綠色的激光光線，即制作成可透射其他波長的光線，從上述激光光線射出部42射出的激光光線被上述激光反射鏡39反射并且從上述物鏡40向未圖示的目標物照射。用上述光學系統1就能確定激光光線的照射位置。
由于作為上述光源部20的發熱部的激光光源3被固定在上述殼體30上，故激光光源3的熱通過殼體30散熱，可以抑制包含在殼體30內的熱和溫升，而且由于用光纖22傳導激光光源3來的激光光線，激光光源3的熱便不會傳到鏡筒2。因而，光學系統1，或者支持光學系統1的機構不會受熱的影響，可以進行高精度測定。
圖6表示將本發明實施于旋轉激光照射裝置的情況。
圖中，對具有與圖1、圖3及圖5中所示的同樣結構的元件，標以同一標號。
在構成校平臺32一部分的本體底座45上設置殼體46，在殼體46內又設置光學系統1和光源部20。在上述殼體46上部設置能自由轉動地安裝五角棱鏡的轉動部48。并且，上述殼體46用熱傳導性良好的銅、鋁、鐵等金屬制作，或用混合碳等熱導率高的合成樹脂制品制成。嵌接于掃描電機50輸出軸的驅動齒輪51與設置在上述轉動部48的從動掃描齒輪49嚙合，通過上述掃描電機50的驅動使五棱鏡47通過驅動齒輪51、從動掃描齒輪49，以上述光學系統1的光軸為中心進行旋轉。
光源部20的激光光源3被固定于上述殼體46的側壁，激光光源3所發的熱通過上述殼體46發散到外部。從激光光源3來的激光光線用上述光纖22導向上述光學系統1。
該光學系統1具有有自由液面的傾斜校正裝置52和反射鏡53，配置固定保持激光光線射出端22b的激光光線射出部42，使激光光線朝向上述傾斜校正裝置的自由液面入射，設置上述反射鏡53，使被上述傾斜校正裝置52反射的激光光線朝向上述五角棱鏡47反射。
因而，由上述激光光線射出部42入射到光學系統1的激光光線用上述五棱鏡47改變成水平方向進行照射，用該五棱鏡47的旋轉就能形成激光光線的水平基準面。
在本實施例中，也將作為上述光源部20的發熱部的激光光源3固定在上述殼體46上，因此通過殼體46散發激光光源3的熱，抑制了包含在殼體內的熱和溫升，并且由于用光纖22傳導來自激光光源3的激光光線，因此激光光源3的熱不會傳到光學系統1，或者也不會把熱傳到支持光學系統1的機構中，而可以進行高精度測定。
在圖7～圖8中，說明上述激光光線射出部42的一個例子。
將上述光纖22的輸出端引導到激光光線射出部42，該輸出端相對于激光光線射出光軸以所需的角度嵌入夾具55。通常，將規定偏振光方向的偏振光入射進光纖，而所射出的光不會變成了偏振光，但光纖22則是保存偏振方向照原樣傳送光的定偏振波的光纖。在上述光纖22的端面附近，順次配置偏振光反射鏡56和在該偏振光反射鏡的背面側的反射鏡57并與該反射鏡57相對立設置偏振板59和監控用光電器件58。由上述光纖22的輸出端射出的激光光線之中，透射上述偏振光反射鏡56的透射光，由上述反射鏡57反射，再用上述監控用光電器件58接收。由激光光源射出的直線偏振光的激光光線一邊用上述光纖22保存偏振光方向一邊引導向上述偏振光反射鏡56射出。
偏振光反射鏡56反射大部分激光光線而只透射百分之幾作為監控光。從光纖22輸出的激光光線是一種S偏振光，但多少也含點P偏振光。對上述偏振光反射鏡56而言，百分之幾的S偏振光與P偏振光一起透過。上述反射鏡57朝向光電器件反射透射的偏振光。將偏振板59配置在該反射鏡57與光電器件58之間，僅僅讓S偏振光透過。實質上由于所射出的激光光線是S偏振光，所以對S偏振光進行監控。所監控的信息被反饋到激光光源3的發光驅動部分，而獲得所射出的激光光線的目視性和輸出穩定化，而且有射出的激光光線被檢出。
圖9是表示了偏振光反射鏡與光源(發光點)L的關系的光程圖。若將與光程上的偏振光反射鏡56的安裝誤差的關系置換成光源L的移動，則以光軸上作為基準，光源的移動就是聚光點的移動。光源與偏振光反射鏡56的間隔越大光源的移動也越大。為了把移動量變小，就需把光源L與偏振光反射鏡56的間隔做小。光源L不移動時，光源L的移動則置換為偏振光反射鏡的傾角。因此，減小了偏振光反射鏡的安裝誤差影響，為了使激光光線聚光于光軸上，就必須將光源L與偏振光反射鏡的間隔縮小，在本裝置中，將偏振光反射鏡配置在光纖22的激光光線射出端近傍就是這個緣故。
將來自光源單元60的激光光線導入光纖22，由激光光線射出端22b輸出激光光線時，由于聚光透鏡17或入射光纖端部22a的位置偏移、光纖折損及其它原因決定的光纖耦合效率的改變以及光諧振部構成零件的位置偏移等原因會減小或增大激光輸出，僅靠配置于光源單元60內部的監控光電器件62反饋控制，就存在不能調整的問題。
圖10是在光源單元60和激光光線射出端22b設置了監控光電部70的反饋系列的框圖。光源單元60由激光光源3、半反射鏡61及聚光透鏡17構成。從光源單元60來的激光光線輸出由半反射鏡61加以分開，分出的一部分光入射到監控光電器件62，另一部分光用光纖22，如圖7所示，引導到激光光線射出端并射出。
用偏振光反射鏡56分開的監控光，由反射鏡57反射并透過偏振板59，射入監控光電器件58。來自該監控光電器件58和光電電路64的光電信號被送入比較電路65和控制部66。
將來自上述光源單元60的監控光電器件62和光電電路63的光電信號也送到上述比較電路65。對上述兩光電電路63和光電電路64來的光電信號用比較電路65進行比較，當比較值落在規定范圍以外時，就把電信號送到控制部66。當從上述光電電路63與光電電路64來的光電信號的比較值為規定范圍內時，則把從光電電路64來的光電信號送到控制部66，將與輸入信號相應的控制信號送給LD驅動部67。LD驅動部67根據制控信號，控制LD發光器的發光。
所謂比較值在規定的范圍以外，如上述的那樣，是由聚光透鏡或入射光纖端部的位置偏移、光纖折損及其它原因決定的光纖耦合效率的改變造成從光纖射出的激光輸出的減少或增大，這種情況下，為了安全，將從比較電路65傳來異常的電信號送給控制部66，由控制部66執行LD驅動部67停止和異常顯示等處理。
還有，在本發明中，可把激光光源3或發光部8設置在殼體的外部，或者也可以給殼體的激光光源3或發光部8的安裝部設置散熱片等等的改變不言而喻也都是可行的。
因此在本發明中，由于可以使用目視性高的綠色激光光線，提高了可操作性，還把激光光源部的發熱部與光學系統、光學系統的支持裝置與熱隔離地設置，由于利用測量用激光裝置的殼體散熱，因而可以防止由熱引起的精度降低，由于還用隨意彎曲的光纖引導來自發熱部的激光光線，因此對光學系統的工作就不會有什么影響。
接著，說明有關激光光源和光纖的耦合。
通過上述光纖22，將來自上述內部諧振型SHG方式的振蕩裝置的激光光源3的激光光線導入上述光纖22的激光光線入射端22a，再導向光學系統1時，要求激光光線輸出部與光纖22的激光光線入射端22a的位置高精度配合。耦合效率也取決于聚光透鏡的象差，但光纖的傾斜以及位置的偏差影響較大。
因此，在上述光纖22的入射端固定之際，有必要要在垂直面內對激光光線上下左右移動地調整光纖22的入射端、對光軸作傾斜調整以及調整光軸方向，以使激光光線能效率高地入射上述光纖22，而且調整激光光線的偏振方向時，也有必要調整以光軸為中心的旋轉方向。
在圖11，圖12中，說明有關激光光源3與光纖22的耦合方法。
殼體74呈偏平，是上部開了口的正方體形狀，上面開口部用蓋75封閉。上述殼體74的底面通過電子致冷器件(TEC)71固定在光諧振部82上。在該光諧振部82上安裝著溫度監視用的熱控管72，該熱控管72的檢測結果送給圖未示出的控制器，再通過上述電子致冷器件71控制上述光諧振部82的溫度。并且，根據需要，用光分開裝置分出從該光諧振部82射出來的激光光線的一部分，并用光電器件(圖未示)接收激光光線的這一部分，再把從該光電器件輸出的光電信號反饋給激光輸出控制器(圖未示)，也可以控制LD發光器10的輸出以使用該激光輸出控制器發光的激光光線的強度成為設定的值。
該光諧振部82也如圖2所示的一樣，具有配置在LD發光器10的光軸上的LD發光器10、聚光透鏡11(圖12中未示出)及形成介質膜15的輸出反射鏡16，進而有配置于輸出反射鏡16的LD發光器10相反側的熱反射鏡18，并且具有使它們一體化的結構。上述熱反射鏡18對基波1064nm有高反射特性，而對SHG波532nm則具有高透射特性。
設置一個與上述LD發光器10的光軸一致，穿過上述殼體74的激光光線射出孔76，在上述激光光線射出孔76的外側面設置與上述LD發光器10的光軸一致的圓筒狀夾具81，并且將球窩接頭79嵌入該夾具81內。上述夾具81沿上述殼體74的安裝面，亦即在與上述光諧振部82光軸正交的面內可以改變位置，用保持球窩接頭79的狀態，就能夠在與上述夾具81的光軸正交的平面內調整位置。
上述球窩接頭79的上述光諧振部82側的端部在球狀部79a，上述球窩接頭79的諧振部82的相反側變成了管狀的光纖保持部79b，上述的球狀部79a嵌裝到上述夾具81內，上述的光纖保持部79b自上述夾具81向外伸出，并且將上述光纖22的激光光線入射端22a插入保持于該光纖保持部79b里。
作為聚光透鏡的GRIN透鏡(大指數透鏡)78被嵌裝在上述球窩接頭79的上述球狀部79a側，這樣設置該GRIN透鏡78，使從上述光諧振部82發出的激光光線聚焦于上述光纖22的端面。
上述球狀部79a合適地嵌裝保持在上述夾具81內，將規定以上的力施加于上述的球窩接頭79上，可對光軸傾斜旋轉、以軸心為中心的扭轉，軸心方向能移動。于是，球窩接頭79在保持光纖22的狀態下，以激光光線入射端22a的端面中心為中心，對光軸進行傾斜方向的旋轉調整、以光軸為中心的擰轉方向的扭轉調整及光軸方向的位置調整。
如上述這樣，上述光諧振部82和上述激光光線入射端22a的耦合狀態會影響從上述光諧振部82向激光光線入射端22a的激光光線的入射效率。因此，施行上述夾具81對上述殼體74的移動、進而對該夾具81施行上述球窩接頭79的旋轉、扭轉及位置調整，上述光諧振部82與上述光纖22的光軸調整、使從該光諧振部82發出的激光光線與該光纖22的偏振光面一致及激光光線的聚焦位置都調整到與該光纖22的端面一致。于是，就會使從上述光諧振部82發出的激光光線向該光纖22的入射效率最大。
最后的調整完畢之后，用粘合劑固定上述夾具81和上述球窩接頭79。還有，要防止用于嵌裝夾具81和球窩接頭79的粘合劑進入，以免沾污了光纖端面。
接著，在圖13，說明另一實施例。另外，圖中，與圖12中表示的同一零件，標以相同標號。
穿入通孔84而設的夾具83以與激光光線射出孔76同心的方式固定于殼體74上，并且在通孔84的最前面形成圓錐形85，再用袋形螺母從外擰合到上述夾具83上。上述夾具83沿著上述殼體74的安裝面也能改變方位，在與光軸正交的2個方向都能做位置調整。在上述袋形螺母86上貫穿設置與上述通孔84同心的孔87，并且在該孔87的內側面上形成與上述圓錐形85相對的圓錐形88。在上述夾具83與上述袋形螺母86之間挾著與上述圓錐形85和上述圓錐形88相接觸的球形的球窩接頭89。與嵌裝激光光線射入端22a的同時，其最前頭嵌裝著GRIN透鏡78的支持管90穿過上述球窩接頭89。上述支持管90對球窩接頭89，沿光軸方向可以滑動。
然而，通過松開上述袋形螺母86，使上述球窩接頭89變成可以旋轉而進行上述激光入射端22a的旋轉、扭轉及位置調整。光諧振部82與上述光纖的光軸調整、使從上述光諧振部82發出的激光光線與上述的光纖22的偏振方向一致、以及激光光線的聚焦位置都要調整到與該光纖22的端面一致。
最終的調整完了之后，固定了上述夾具83以后，擰緊上述袋形螺母86，進一步用粘合劑固定該夾具83與上述球窩接頭89。另外，在該球窩接頭89處形成狹縫，通過擰緊上述袋形螺母86，會使上述球窩接頭89縮小，也可同時用擰緊上述袋形螺母86的方法，進行對上述激光光線入射端22a的該球窩接頭89的固定。
因此在本發明中，在光纖和激光光源的耦合方面，由于用組裝狀態可以進行光纖的旋轉、扭轉及位置調整，所以不必要求單個零件精度高，又由于調整過程也不要求巧妙精細的操作，所以顯著提高可操作性，進而提高耦合精度而能高效率地耦合。
權利要求
1.一種測量用激光裝置，它具備激光光源部、使從該激光光源部來的激光光線按規定的方向照射的光學系統、以及將上述激光光源部的激光光線引導到上述光學系統的光纖，其特征在于上述激光光源部至少與光學系統熱隔離。
2.根據權利要求1的測量用激光裝置，其特征在于，上述激光光源部是具備發光部和光諧振部的LD激勵固體激發器，上述光諧振部設置在光學系統中并使上述發光部熱隔離。
3.根據權利要求1或2的測量用激光裝置，其特征在于，上述激光光源部的至少上述發熱部固定在殼體內，通過該殼體進行散熱。
4.根據權利要求1的測量用激光裝置，其特征在于，上述光纖是保存偏振光方向照原樣傳送光的定偏振波光纖。
5.根據權利要求1的測量用激光裝置，其特征在于，還具有配置于光纖輸出端附近，反射激光光線，同時分出一部分作為監控光的第1反射裝置和接收用該第1反射裝置所分出的監控光的第1光電裝置。
6.根據權利要求5的測量用激光裝置，其特征在于，上述第1反射裝置是偏振光反射鏡。
7.根據權利要求5或6的測量用激光裝置，其特征在于，根據上述第1光電裝置的受光量控制上述激光光源部的激光輸出。
8.根據權利要求5或6的測量用激光裝置，其特征在于，在光纖輸入端附近具有分開激光光線的第2反射裝置和第2光電裝置。
9.根據權利要求1的測量用激光裝置，其特征在于，上述激光光源部具有半導體激光光源和安放該半導體激光光源的殼體，該殼體和上述光纖通過具有球面的耦合調整裝置進行連接。
10.根據權利要求1的測量用激光裝置，其特征在于，上述激光光源部具有以半導體激光器作為激勵用光源的光諧振部和安放該光諧振部的殼體，該殼體和上述光纖通過具有球面的耦合調整裝置進行連接。
11.根據權利要求9或10的測量用激光裝置，其特征在于，上述光纖的激光光線入射端可沿對光軸正交的方向移動，同時被能夠傾斜和沿軸心方向變位地支承。
12.根據權利要求9或10的測量用激光裝置，其特征在于，還具有穿過上述殼體而設置的激光光線射出孔、設置于該激光光線射出孔的筒狀夾具、及保持在該夾具上的至少一部分成為球狀的球窩接頭，并在該球窩接頭內保持光纖的激光光線入射端。
13.根據權利要求11的測量用激光裝置，其特征在于，上述光纖的激光光線入射端被可對光軸扭轉地支承。
14.根據權利要求9或10的測量用激光裝置，其特征在于，上述球窩接頭在保持激光光線入射端的同時，保持GRIN透鏡。
全文摘要
一種測量用激光裝置，它具備激光光源部和將從該激光光源部來的激光光線按規定方向照射的光學系統，把上述激光光源部設置成至少與光學系統熱隔離并用光纖將上述激光光源部的激光光線引導到上述光學系統，由于使激光光源部或至少光源部的發熱部與光學系統隔離，因此光學系統不受激光光源部熱的影響，能夠防止由熱而引起的精度降低，并可以使測量用激光裝置維持高精度。
文檔編號G01C15/00GK1156824SQ9610999
公開日1997年8月13日 申請日期1996年8月16日 優先權日1995年8月17日
發明者大友文夫, 小泉浩, 籾內正幸, 大石政裕, 后藤義明 申請人:株式會社拓普康
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