[发明专利]一种完全共路式微片激光器回馈干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种微片激光器回馈干涉仪，特别是关于一种用于非配合目标非接触式精密位移测量的完全共路式微片激光器回馈干涉仪。

背景技术

微片激光器具有极高的光回馈敏感度，把移频光回馈系统和相位外差测量技术相结合可以实现高位移分辨率的运动位移测量。普通微片激光器回馈干涉仪由于整个回馈外腔都属于死程，空气折射率波动，温度变化引起的元器件变形以及激光器自身的不稳定等因素都会导致回馈光的外腔相位发生漂移，严重影响位移测量的精度。为了消除普通微片激光器回馈干涉仪死程带来的负面影响，提高回馈干涉仪的抗环境干扰能力，现有技术中有人提出在原有测量回馈光的基础上，在移频光回馈系统中增加一路参考回馈光，测量回馈光和参考回馈光呈准共路关系，通过外差测相分别测量出测量回馈光的相位变化量和参考回馈光的相位变化量，二者之差即为待测物的位移变化量。

但是利用准共路式微片激光器回馈干涉仪对待测物进行位移测量时，发现准共路式微片激光器回馈干涉仪中设置的参考镜是一个极其不稳定的光学元件，它很大程度影响整个回馈干涉仪的工作稳定性，而且在测量时，由于测量回馈光与参考回馈光之间的夹角很小，参考镜在对测量回馈光和参考回馈光进行选择时，表现出很强的角度敏感度，即当参考镜的偏摆角或俯仰角发生微小变化时容易引起参考光信号和测量光信号发生串扰。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够有效消除参考镜不稳定和信号串扰现象且能够进一步提高微片激光器回馈干涉仪的工作稳定性和抗环境干扰能力的完全共路式微片激光器回馈干涉仪。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种完全共路式微片激光器回馈干涉仪，其特征在于：它包括一微片激光器，所述微片激光器的发射端轴线上设置有第一分光镜，所述第一分光镜的反射光路上设置有第一全反射镜，所述第一全反射镜反射光路上设置有第二全反射镜，所述第二全反射镜反射光路上依次设置有第一声光移频器、第二声光移频器和第二分光镜，同时所述第二分光镜在所述第一分光镜的透射光路上，所述第二分光镜透射光路上设置有一光电探测器；所述微片激光器发射的激光经所述第一分光镜、第一全反射镜、第二全反射镜、第一声光移频器、第二声光移频器和第二分光镜构成的环形光路一次回到所述微片激光器的谐振腔中对激光的输出功率进行调制形成参考回馈光；经过环形回路一次的激光经待测物反射再一次经过环形光路回到所述微片激光器的谐振腔中对激光的输出功率进行调制形成测量回馈光。

所述第一分光镜与第一全反射镜之间设置有一会聚透镜。

所述第一分光镜与待测物之间设置有一会聚透镜。

它还包括一信号控制和处理系统，所述信号控制和处理系统包括第一正弦信号发生源、第二正弦信号发生源、参考电信号发生电路、第一相敏检波器和第二相敏检波器，其中，所述第一正弦信号发生源的输出端连接所述第一声光移频器的输入端，输出频率为Ω₁的驱动信号；所述第二正弦信号发生源的输出端连接所述第二声光移频器的输入端，输出频率为Ω₂的驱动信号；所述参考电信号发生电路的两个输入端分别和所述第一正弦信号发生源和第二正弦信号发生源的频率监测端连接，输出频率为Ω和2Ω的两路参考电信号，其中Ω＝Ω₁-Ω₂，所述第一相敏检波器的一输入端连接所述光电探测器的一输出端，另一输入端连接所述参考电信号发生电路的频率为Ω的参考电信号的输出端，输出所述参考回馈光的外腔相位变化量；所述第二相敏检波器的一输入端连接所述光电探测器的另一输出端，另一输入端连接所述参考电信号发生电路的频率为2Ω的测量电信号的输出端，输出所述测量回馈光的外腔相位变化量，所述第一相敏检波器和第二相敏检波器的输出端分别连接到一计算机上。

所述第一声光移频器发生+1级衍射的同时，所述第二声光移频器发生-1级衍射；或所述第一声光移频器发生-1级衍射的同时，所述第二声光移频器发生+1级衍射，所述参考回馈光的移频量为两个声光移频器驱动频率之差。

所述微片激光器发出的激光经过所述第一声光移频器和第二声光移频器的移频量与所述微片激光器的弛豫振荡频率匹配。