[發明專利]一種單/雙頻輸出激光頭及激光輸出方法

無效

• 申請號: 201110006419.4
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102142654A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 諶雅琴;孫利群;章恩耀
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/101;G01B9/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種激光頭及激光輸出方法，特別是關于一種單/雙頻輸出激光頭及激光輸出方法。

背景技術

激光器是現代光學儀器的核心部件，它具有高強度、高度方向性、空間相干性、窄帶寬和高度單色性等優點，其中單頻激光器和雙頻激光器的實際使用價值最高，廣泛應用于激光干涉測量領域。

現代激光干涉儀主要是以邁克爾遜干涉儀為主，并大多數以穩頻氦氖激光器為光源，配合各種折射鏡、反射鏡等附件，可進行位移、速度、角度、直線度、平面度和垂直度等測量工作。根據所用激光頭發出光頻率數目的不同，激光干涉儀分為單頻激光干涉儀和雙頻激光干涉儀兩種。前者的代表是美國Renishaw公司生產的型號為XL-80激光系統，它的激光頭內置氦氖激光器采用熱穩頻方式，激光頭射出的激光光束具有單一頻率，標稱波長為0.633μm，激光長期穩頻精度為±0.05ppm。后者的代表是美國Agilent公司生產的型號為5530校準系統，它的激光頭內置塞曼雙頻激光器，激光頭發出的雙頻激光頻差范圍位于1.5至4.0MHz之間，激光長期穩頻精度為±0.02ppm。由于塞曼雙頻激光器的頻差有限，導致雙頻激光干涉儀的測量速度不能超過1m/s。雖然單頻激光干涉儀具有測量速度不受限的優點，但采用熱穩頻氦氖激光器的穩頻精度較差，影響最終長度或位移的測量精度。另外，單頻激光干涉儀還有受環境影響嚴重的根本弱點。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種既能用作雙頻激光干涉儀的光源，又能用作單頻激光干涉儀的光源使用的單/雙頻輸出激光頭及激光輸出方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種單/雙頻輸出激光頭，其特征在于：它包括一外殼，所述外殼內設置有一雙頻激光器和一精密平移臺，所述精密平移臺上固定連接一半波片和一偏振分光棱鏡；所述雙頻激光器作為激光頭的光源，與所述光源的出光端相對，在所述外殼上設置第一出光孔，與所述偏振分光棱鏡的中心相對，且與所述第一出光孔垂直，在所述外殼上設置第二出光孔。

所述精密平移臺為一直線位移工作臺。

所述精密平移臺為一絲杠驅動的直線位移工作臺。

所述雙頻激光器采用穩頻雙頻激光器。

采用上述裝置的激光輸出方法，其包括以下兩種輸出狀態：1)當需要輸出雙路單頻光時，通過調整精密平移臺，使半波片和偏振分光棱鏡移入雙頻激光器的出光端與第一出光孔之間的光路上，且光源入射至偏振分光棱鏡的中心位置，使經過半波片的雙頻光偏振方向分別平行和垂直于位于后面的偏振分光棱鏡的入射面，并經過偏振分光棱鏡分成兩束單頻光，平行于入射面的單頻偏振光透射，從第一出光孔輸出，雙頻光中振動面垂直于入射面的單頻偏振光反射，從第二出光孔輸出；2)當需要輸出雙頻光時，調整精密平移臺，使半波片和偏振分光棱鏡移出雙頻激光器的出光端與第一出光孔之間的光路之外，雙頻正交線偏振光從第一出光孔輸出。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明由于采用具有雙頻正交線偏振光輸出的雙頻激光器，因此通過調節固定在精密平移臺上的偏振分光棱鏡位置，既能有雙頻激光輸出，又能產生一對單頻激光輸出。2、本發明由于輸出的兩路單頻光出射方向相互垂直，因此可以滿足多維測量應用需求。3、本發明充分利用穩頻雙頻激光器的現有制造工藝，既能用于需要雙頻激光光源的場合，又能滿足單頻激光光源應用需求。本發明具有結構簡單、性能穩定和使用方便等優點，可以廣泛地應用在各種激光干涉測量中。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖

圖2是本發明雙頻光出射時的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發明的具體結構、工作原理：

如圖1、圖2所示，本發明包括一外殼1，在外殼1內設置有一雙頻激光器2和一精密平移臺3，在精密平移臺3上固定連接一半波片4和一偏振分光棱鏡5。雙頻激光器作為激光頭的光源，與光源的出光端相對，在外殼1上設置有一出光孔6；與出光孔6方向垂直的外殼1上，相對偏振分光棱鏡5的中心設置另一出光孔7。

上述實施例中，精密平移臺3可以是一已有技術的絲杠或拉桿驅動的直線位移工作臺，操作時，通過設置在外殼1外面的調節鈕，便可以驅動精密平移臺3朝向或背離出光孔7方向平移。

上述實施例中，雙頻激光器2可以采用已有技術中的穩頻雙頻激光器，或其它雙頻激光器。

上述實施例中，半波片4和偏振分光棱鏡5在光路中的設置位置，即在精密平移臺3上的位置按照常規方法，在此不再贅述。

采用本發明單/雙頻輸出激光頭的激光輸出方法如下：