[發明專利]一種完全共路式微片激光器回饋干涉儀

有效

• 申請號: 201110277717.7
• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN102410809A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 談宜東;任舟;張松;張書練
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01B11/02
• 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

本發明涉及一種微片激光器回饋干涉儀，特別是關于一種用于非配合目標非接觸式精密位移測量的完全共路式微片激光器回饋干涉儀。

背景技術

微片激光器具有極高的光回饋敏感度，把移頻光回饋系統和相位外差測量技術相結合可以實現高位移分辨率的運動位移測量。普通微片激光器回饋干涉儀由于整個回饋外腔都屬于死程，空氣折射率波動，溫度變化引起的元器件變形以及激光器自身的不穩定等因素都會導致回饋光的外腔相位發生漂移，嚴重影響位移測量的精度。為了消除普通微片激光器回饋干涉儀死程帶來的負面影響，提高回饋干涉儀的抗環境干擾能力，現有技術中有人提出在原有測量回饋光的基礎上，在移頻光回饋系統中增加一路參考回饋光，測量回饋光和參考回饋光呈準共路關系，通過外差測相分別測量出測量回饋光的相位變化量和參考回饋光的相位變化量，二者之差即為待測物的位移變化量。

但是利用準共路式微片激光器回饋干涉儀對待測物進行位移測量時，發現準共路式微片激光器回饋干涉儀中設置的參考鏡是一個極其不穩定的光學元件，它很大程度影響整個回饋干涉儀的工作穩定性，而且在測量時，由于測量回饋光與參考回饋光之間的夾角很小，參考鏡在對測量回饋光和參考回饋光進行選擇時，表現出很強的角度敏感度，即當參考鏡的偏擺角或俯仰角發生微小變化時容易引起參考光信號和測量光信號發生串擾。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠有效消除參考鏡不穩定和信號串擾現象且能夠進一步提高微片激光器回饋干涉儀的工作穩定性和抗環境干擾能力的完全共路式微片激光器回饋干涉儀。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種完全共路式微片激光器回饋干涉儀，其特征在于：它包括一微片激光器，所述微片激光器的發射端軸線上設置有第一分光鏡，所述第一分光鏡的反射光路上設置有第一全反射鏡，所述第一全反射鏡反射光路上設置有第二全反射鏡，所述第二全反射鏡反射光路上依次設置有第一聲光移頻器、第二聲光移頻器和第二分光鏡，同時所述第二分光鏡在所述第一分光鏡的透射光路上，所述第二分光鏡透射光路上設置有一光電探測器；所述微片激光器發射的激光經所述第一分光鏡、第一全反射鏡、第二全反射鏡、第一聲光移頻器、第二聲光移頻器和第二分光鏡構成的環形光路一次回到所述微片激光器的諧振腔中對激光的輸出功率進行調制形成參考回饋光；經過環形回路一次的激光經待測物反射再一次經過環形光路回到所述微片激光器的諧振腔中對激光的輸出功率進行調制形成測量回饋光。

所述第一分光鏡與第一全反射鏡之間設置有一會聚透鏡。

所述第一分光鏡與待測物之間設置有一會聚透鏡。

它還包括一信號控制和處理系統，所述信號控制和處理系統包括第一正弦信號發生源、第二正弦信號發生源、參考電信號發生電路、第一相敏檢波器和第二相敏檢波器，其中，所述第一正弦信號發生源的輸出端連接所述第一聲光移頻器的輸入端，輸出頻率為Ω₁的驅動信號；所述第二正弦信號發生源的輸出端連接所述第二聲光移頻器的輸入端，輸出頻率為Ω₂的驅動信號；所述參考電信號發生電路的兩個輸入端分別和所述第一正弦信號發生源和第二正弦信號發生源的頻率監測端連接，輸出頻率為Ω和2Ω的兩路參考電信號，其中Ω＝Ω₁-Ω₂，所述第一相敏檢波器的一輸入端連接所述光電探測器的一輸出端，另一輸入端連接所述參考電信號發生電路的頻率為Ω的參考電信號的輸出端，輸出所述參考回饋光的外腔相位變化量；所述第二相敏檢波器的一輸入端連接所述光電探測器的另一輸出端，另一輸入端連接所述參考電信號發生電路的頻率為2Ω的測量電信號的輸出端，輸出所述測量回饋光的外腔相位變化量，所述第一相敏檢波器和第二相敏檢波器的輸出端分別連接到一計算機上。

所述第一聲光移頻器發生+1級衍射的同時，所述第二聲光移頻器發生-1級衍射；或所述第一聲光移頻器發生-1級衍射的同時，所述第二聲光移頻器發生+1級衍射，所述參考回饋光的移頻量為兩個聲光移頻器驅動頻率之差。

所述微片激光器發出的激光經過所述第一聲光移頻器和第二聲光移頻器的移頻量與所述微片激光器的弛豫振蕩頻率匹配。