稳频的频差可调的双频激光器回馈纳米测尺

摘要

本发明涉及稳频的频差可调的双频激光器回馈纳米测尺，属于激光测量技术领域。其特征在于：该纳米测尺由光源、探头和靶镜三部分组成。其光源使用的是稳频后的双频氦氖激光器，该双频激光器的输出频差在1MHz至几百MHz之间连续可调，当靶镜或者被测目标的表面沿激光器轴线每移动八分之一光波长，光源输出光的偏振态改变一次。在可溯源至自然基准的一个周期范围内，顺序出现四种不同状态的偏振态：平行光单独振荡，平行光和垂直光共同振荡，垂直光单独振荡，无光振荡。据此可判断被测目标位移的大小和方向。在光开关等配件的辅助下，本纳米测尺还可以对生产线上零部件的长度实现实时在线测量，具有稳定可靠，分辨率高，响应速度快，安装便捷的特点。

主权项

1、稳频的频差可调的双频激光器回馈纳米测尺，它包括光源、探头和靶镜三部分，其特征在于，它含有：光源部分，是一个输出频差在1MHz至几百MHz连续可调的正交线偏振光、经过热稳频的全内腔式的双频激光器，该激光器包含：激光增益管，内充氦氖混合气；主光输出镜，位于所述激光增益管轴向一侧，为平镜，其面向增益管的内表面镀反射膜，外表面镀增透膜；尾光输出镜，位于所述激光增益管轴向另一侧，为凹镜，其面向增益管的凹面镀增透膜，外表面镀反射膜；横向磁场发生器，由两块平行置于所述激光增益管中轴线两侧的永久磁铁组成，使整个增益管处于磁场中，磁场方向垂直于激光器轴线，平行或垂直于激光器输出的任意一偏振态的偏振方向；稳频结构，由密绕于氦氖激光器外壳的电阻丝和铝制外壳构成，通电后电阻丝的热效应可为激光器均匀加热，使激光器在较短的时间内达到热稳定，铝制外壳将激光管封闭在一个温度相对独立的空间，稳定激光器的频率；应力施加装置，对所述输出镜施加一个垂直于激光器轴线的应力；探头部分，它包括：偏振分光棱镜，位于所述尾光输出镜的另一侧，将正交偏振的激光器输出光分开为偏振方向互相垂直且沿不同方向传播的两束；光电探测器，共两个，位于所述偏振分光棱镜的另一侧，检测偏振分光棱镜所分开的两束正交偏振的激光束的光强变化；放大电路，共两个，位于上述光电探测器的后端，对光电探测器的输出进行电流/电压转换和信号放大处理；探头的上述部分集成装配在独立的黑盒子内，只在两侧分别留出光束输入端和电路输出端；A/D转换电路，采集两路放大信号，并将其转换为数字信号；FPGA芯片及其外围电路，主要完成对数字信号的整形、滤波，并在信号上加浮动阈值电压，完成分区细分的计数和判断位移方向的运算；数字显示器，对位移测量的结果进行显示；上述光源部分和探头的黑盒子部分各自经固定支架安装在同一底座平台上；靶镜部分，是一个固定在被测物体上的反射镜，所述反射镜随被测物体一起沿激光器主光束出射方向位移，使入射到被测物体上的两束正交的偏振光被反射回激光谐振腔分别与腔内的两束正交偏振光叠加，引起两束正交的偏振光各自的光强波动，所述反射镜的反射率范围为0.1％～99.99％。