[发明专利]一种提高塞曼双频激光器频差的装置

说明书

技术领域

本发明涉及赛曼双频激光器领域，且特别涉及一种提高塞曼双频激光器频差的装置。

背景技术

双频激光干涉测量系统具有高分辨率，高速度，低噪声的特点，广泛应用于高精密测量领域。双频激光干涉测量系统由双频激光器，双频激光干涉仪和数据处理单元组成，其原理是应用两种不同频率的光束进行长度测量。双频激光器发出具有一定频差的正交偏振激光束，激光干涉仪将目标的位移信息转化成光的干涉信号，干涉信号经数据处理单元处理后得到目标的位移信息。

根据双频激光干涉测量原理，目标的运动速度有一个上限值，当目标的运动速度大于这一上限值之后，干涉仪无法获得目标的正确位移信息。而这个速度上限值与双频激光器的频差成正比，双频激光器的频差越大，相应双频激光干涉测量系统的速度上限越高。

赛曼双频激光器是利用赛曼效应实现双频激光输出。塞曼双频激光器将磁场作用于单频激光器上，通过光谱在磁场中的分裂得到双频激光束。

磁场作用于单频激光器上的方式通常有横向磁场和纵向磁场。横向磁场方式的磁场垂直于激光光轴方向，采用横向磁场方式的激光器其频差较低，一般为几十KHz到几百KHz，如美国专利4397025。纵向磁场方式的磁场平行于激光光轴方向，采用纵向磁场方式的激光器频差较高，一般为2MHz左右，如中国专利CN85100730，但其磁场由单一材料的简单磁环提供，磁性能未经优化设计，限制了激光器频差的进一步提高。

发明内容

本发明提出一种提高塞曼双频激光器频差的装置，能够大大提高由塞曼效应产生的双频激光束的频差。

为了达到上述目的，本发明提出一种提高塞曼双频激光器频差的装置，包括：

激光管；

加热丝，紧密缠绕于所述激光管的管壁上；

磁环，设置于所述激光管的外围；

隔震橡胶，灌注于所述加热丝和所述磁环之间。

进一步的，所述磁环包括一组相对设置的高稳定性的环状磁性材料，和半封闭的磁轭结构，所述磁轭结构包围的设置于所述环状磁性材料。

进一步的，所述高稳定性的环状磁性材料为钐钴永磁。

进一步的，所述磁轭结构具有一定导磁能力，其长度及厚度经过设计，使得其配合一对钐钴永磁，在磁环的中心线上产生均匀分布的磁场。

进一步的，所述磁轭结构具有高机械强度。

进一步的，所述磁轭结构外圈具有一层屏蔽层。

本发明公布了一种提高塞曼双频激光器频差的装置，它可以在保持所用单频激光器性能不变的情况下，大大提高由塞曼效应产生的双频激光束的频差。本发明选用带磁轭的中空磁环，为激光器提供均匀分布的磁场，提高由塞曼效应产生的频率分裂程度，从而提高双频激光器的频差性能。

附图说明

图1所示为本发明较佳实施例的提高塞曼双频激光器频差的装置示意图。

图2a所示为本发明较佳实施例的磁环结构示意图.

图2b所示为图2a沿A-A方向的剖视图。

图3a所示为普通磁环结构示意图。

图3b所示为图3a沿B-B方向的剖视图。

图4a～图4d所示为两种磁环结构的磁特性仿真结果对比图。

图5所示为两种磁环结构中心线上磁感强度实际测试数据对比图。

图6所示为本发明较佳实施例的双频激光器原理实现示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

本发明提出了一种提高塞曼双频激光器频差的装置。该装置中的磁环选用由高稳定性的磁性材料，配合半封闭式磁轭结构构成的中空磁环，能为激光器提供均匀分布的磁场，提高由塞曼效应产生的频率分裂程度，从而提高双频激光器的频差性能。

请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的提高塞曼双频激光器频差的装置示意图。本发明提出一种提高塞曼双频激光器频差的装置，包括：激光管1；加热丝4，紧密缠绕于所述激光管1的管壁上，控制激光管1管壁温度；磁环2，设置于所述激光管1的外围，所述激光管1发出单频激光束，配合磁环2可产生具有一定频差的双频激光束；隔震橡胶3，灌注于所述加热丝4和所述磁环2之间，可减小磁环2振动对激光管1的影响，并可起到保温的作用。