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干涉测量中常用的光源是什么?

阅读量: 1619次 发布时间:2023-10-04 14:26:44

  激光干涉仪,主要是以迈克尔逊干涉仪为主,并以稳频氦氖激光为光源,构成一个具有干涉作用的测量系统。激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等参数的测量工作,并可作为精密工具或测量仪器的校正工作。激光干涉仪中所用的氦氖激光器对频率稳定性都有一定的要求,一般要求其频率稳定性1-10MHz@1h.

  氦氖激光器的光谱宽度和纵模数量有关。大部分氦氖激光器属于多纵模运转。纵模数量n与激光器的腔长和增益带宽GB有关,具体由以下公式决定:

  一般短腔长的氦氖激光器纵模数量是1或者2,长腔长的激光器纵模数量会更多。在随机偏振的氦氖激光器中,正常的情况下相邻的两个纵模之间的偏振方向是相互垂直的。其中每个纵模的瞬时线MHz。对于没有主动稳频措施的氦氖激光器,其中心频率会随时间变换,导致光谱宽度展宽。我们一般测试出的激光谱线宽度是激光的瞬时线宽在一段时间范围内的积分值,这个值也就代表了激光的频率稳定性。所谓激光频率稳定性是指在一段时间范围内激光的频率波动性,可以用频率波动的绝对值表征,常用单位是MHz或者Hz;也可以用激光频率波动的绝对值和激光频率的比值来表征。例如波长632.8nm的氦氖激光器,如果在60s内的频率波动值为1MHz,其相对值为2*10-9.这里第一步是要明确的一点是当要讨论激光频率稳定性时都要界定一个时间范围,比如1s,60s,1h等。同样一台激光器,在不同的时间范围内其频率稳定性通常是不一样的,时间越长,频率的稳定性一般越差。不同的应用对激光频率稳定性的要求也不一样,有的应用要求激光器的短时间内有很高的稳定性,有的应用要求激光长时间的频率稳定性高。对于没有主动稳频的氦氖激光器,最差的情况,中心频率的变化大概是+/-1.6GHz,相当于+/-2pm。

  没有主动稳频措施的氦氖激光器,很难满足激光干涉仪的要求。因此激光干涉仪中的氦氖激光器一般都是采用了主动稳频措施。

  激光干涉仪中用的氦氖激光器一般选择比较短的氦氖管(功率一般小于2mW),这种氦氖激光管只有2个纵模运转,而且这两个纵模的偏振相互垂直。为实现稳频目的,最长用的方法是在氦氖激光管外包裹一层加热膜。从氦氖激光器输出的两个偏振相互垂直的纵模被偏振分光器件在空间上分开,其中s偏振的光进入光电探测器,p偏振的光再经过一个分光片,其中一部分光进入第二个光电探测器,另外一部分光直接输出。两个探测器接受的信号进行差分放大后作为控制器信号输入到加热膜的驱动器中,用来控制给加热膜的电流输出,从而控制氦氖激光管的温度,进而控制激光管的腔长,最终实现对激光频率稳定性的控制。在一些氦氖激光管中,两个纵模的偏振方向会发生瞬间的变化,这会引起锁频效果的失败,而且导致激光器的频率稳定性变差。这对于很多激光干涉仪而言是非常不愿意发生的情况。

  德国LASOS公司从1966年就开始研制氦氖激光器,目前已成为全世界出货量最大的氦氖激光器生产商之一。LASOS公司面向激光干涉仪,傅里叶光谱仪,共聚焦显微镜等生产企业和科研单位提供从氦氖激光管,到封装好氦氖激光器模块以及光学耦合输出的氦氖激光器等一系列产品,年出货量超过1万只。所提供的氦氖激光器包括632.8nm,543nm,594nm三种波长,功率从0.5mW到20mW,随机偏振和线偏振。LASOS公司为客服偏振跳变效应在稳频过程中的影响,采取了特殊生产的基本工艺,可以完全消除这种偏振跳变效应。LASOS公司面向各种激光干涉仪应用,提供确保无偏振跳变效应的氦氖激光管,同时保持其优异的光束质量和长寿命,为精密测量设备提供最佳的氦氖激光器。

  此外LASOS公司提供在强磁场下(200G)产生特定频率分裂的氦氖激光管,例如LGR7695-01在强磁场下,可以产生1.5-2.3MHz的频率分裂;LGR7695-02在强磁场下,可以产生2.3-2.8MHz的频率分裂。这种氦氖管能够适用于产生具备更高频率稳定性的氦氖激光器。

  北京海科思锐光电仪器有限公司作为德国LASOS公司中国区独家代理商,负责其全部产品在中国市场的销售,技术咨询,售后服务。

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