基于非准直回馈外腔的激光自混合测距系统

摘要

本发明公开了一种基于非准直回馈外腔的激光自混合测距系统，包括全内腔He-Ne双纵模激光器、非准直回馈外腔、信号探测处理和稳频系统。全内腔He-Ne双纵模激光器在其两端都输出偏振正交的激光，其中一端输出的激光入射到非准直回馈外腔，入射光束在回馈外腔中多次往返，然后再返回到激光器中，形成高阶回馈；稳频系统控制缠绕在激光器表面电阻丝的通电时间，对激光器进行稳频；激光器另一端输出的激光经沃拉斯顿棱镜分光后，由光电探测器接收，并由信号处理单元进行分析，输出测量结果。该测距系统在简化激光器结构的基础上，采用非准直外腔回馈提高测距系统的分辨率，并且利用等光强稳频系统保证测量精度，从而提高仪器性能并拓宽其应用领域。

主权项

一种基于非准直回馈外腔的激光自混合测距系统，包括全内腔He‑Ne双纵模激光器、非准直回馈外腔、信号探测处理和稳频系统四部分，其特征在于：（A）所述全内腔He‑Ne双纵模激光器包括：激光增益管（4），内充He、Ne混合气体；谐振腔，包括：第一内腔反射镜（6），位于所述激光增益管（4）的一端，为凹镜，其面向激光增益管（4）的凹面镀反射膜，外表面镀增透膜；第二内腔反射镜（3），固定在所述激光增益管（4）的另一端，为平镜，其面向激光增益管（4）的平面镀反射膜，外表面镀增透膜；（B）所述非准直回馈外腔包括：反射镜（2），为凹镜，面向全内腔He‑Ne双纵模激光器的凹面镀反射膜，另一端不镀膜，所述反射镜（2）的表面与激光轴成一个夹角θ；压电陶瓷（1），固定在上述反射镜（2）的沿输入光方向的外侧，在输入电压的作用下，所述压电陶瓷（1）推动反射镜（2）沿激光轴线方向左、右移动；（C）所述信号探测处理包括：偏振分光棱镜（7），位于第一内腔反射镜（6）的外侧，把输出的激光在空间分成两路具有位相差的X向、Y向光强余弦分量；光电探测器，共两个，位于所述偏振分光棱镜（7）的光出射端，分别探测所述偏振分光棱镜（7）输出的X向和Y向两个光强余弦分量；放大滤波电路（10），位于上述光电探测器的后端，两个光电探测器的 信号输出端分别连接至放大滤波电路（10）的信号输入端，所述放大滤波电路（10）将光电探测器接收到的光回馈信号转换为数字量，并对信号进行滤波、放大处理；鉴相电路（11），连接放大滤波电路（10）的输出端，对放大后的两路类余弦信号进行鉴相；CPLD模块（12），连接鉴相电路（11）的输出端，完成对数字信号的整形、滤波，并对上述两路有位相差的信号进行计算，得出激光回馈外腔长度；（D）所述稳频系统包括：电阻丝（5），缠绕在激光增益管（4）的管壳上；稳频电路（13），将X向、Y向两路光强幅值的差值信号作为稳频的控制信号，控制电阻丝（5）对全内腔He‑Ne双纵模激光器进行加热的时间，从而实现稳定的双纵模激光输出。