基于雙偏振分光鏡合光的正交雙頻激光生成方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種基于雙偏振分光鏡合光的正交雙頻 激光生成方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙頻激光光源是外差激光干設(shè)測量系統(tǒng)的核屯、組成部分，其輸出激光包括兩個頻 率不同、偏振方向正交的線偏振光，常見的雙頻激光光源有橫向塞曼激光器、縱向塞曼激光 器和雙縱模激光器等，其中橫向塞曼激光器、縱向塞曼激光器由于物理學(xué)原理上的限制，其 頻差一般小于4MHz，已經(jīng)無法滿足外差激光干設(shè)測量技術(shù)向高速測量發(fā)展的需要，而雙縱 模激光器一般頻差不小于數(shù)百MHz,現(xiàn)有的光電信號處理技術(shù)還難W對如此高頻的信號進 行快速有效處理。引入聲光移頻技術(shù)是當(dāng)前雙頻激光光源研究的一個重要方向，其基本思 想是將穩(wěn)頻激光器發(fā)出的單頻線偏振激光分成兩部分，分別進行不同數(shù)值的移頻，并采用 光學(xué)波片改變其中一束光的偏振方向，使其與另一束光正交，最后采用偏振光學(xué)器件將兩 束光合成為一束同軸的正交雙頻激光，其優(yōu)點是可W通過改變聲光移頻器的工作頻率來調(diào) 整雙頻激光的頻差，其數(shù)值從幾MHz至幾百MHz之間連續(xù)可調(diào)。該方法的不足之處是一般 采用單個偏振分光鏡進行光束合成，而合光之前的光束已通過若干光學(xué)元件，其偏振態(tài)可 能出現(xiàn)不同程度的退化，同時由于偏振分光鏡的安裝調(diào)整誤差，合成的雙頻激光會在一定 程度上偏離理想的線性正交狀態(tài)，從而對測量系統(tǒng)引入光學(xué)非線性測量誤差，其數(shù)值在幾 到幾十納米之間，嚴(yán)重制約系統(tǒng)的測量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有方法的不足，本發(fā)明提出一種基于雙偏振分光鏡合光的正交雙頻激光生 成方法，該方法采用分光面與水平面分別成45°和90°的兩個偏振分光鏡進行光束合成， 目的是解決現(xiàn)有的基于聲光移頻技術(shù)的雙頻激光光源技術(shù)中合成光束偏離線性正交狀態(tài)， 進而引入光學(xué)非線性測量誤差的問題。本發(fā)明還提供了一種基于雙偏振分光鏡合光的正交 雙頻激光生成裝置。
[0004]本發(fā)明的目的通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)： 一種基于雙偏振分光鏡合光的正交雙頻激光生成方法，該方法包括W下步驟： (1) 穩(wěn)頻激光器輸出的線偏振激光光束頻率記為偏振方向位于水平方向，該光束由 分光鏡分離成強度比為1:1、傳播方向成90°角的兩束激光，分別記為光束X和Y，光束X進 入工作頻率為的聲光移頻器進行移頻，其輸出光束頻率為偏振方向仍位于水平方 向，該光束記為光束P; (2) 光束Y進入工作頻率為《的聲光移頻器進行移頻，其輸出光束頻率為與，該光 束經(jīng)過快軸與水平方向成45°的1/2波片后，其偏振方向旋轉(zhuǎn)90°位于豎直方向，該光束 記為光束S; (3) 光束S經(jīng)反射鏡反射改變傳播方向，使其從偏振分光鏡A的一個端面正入射，偏振 分光鏡A的分光面與水平面成45°角，光束S透過偏振分光鏡A后從偏振分光鏡B的一個 端面正入射，偏振分光鏡B的分光面與水平面垂直，光束S被反射，傳播方向與原來成90° 角； (4)光束P經(jīng)反射鏡反射改變傳播方向，使其從偏振分光鏡B的另一個端面入射，該端 面與光束S在偏振分光鏡B上的入射端面相鄰并垂直，光束P透過偏振分光鏡B，并與被偏 振分光鏡B反射的光束S合成一束同軸的正交雙頻激光，頻差為|/i-《I。
[0005] -種基于雙偏振分光鏡合光的正交雙頻激光生成裝置，包括穩(wěn)頻激光器、分光鏡、 聲光移頻器A和聲光移頻器B、二分之一波片、反射鏡A和反射鏡B，該裝置還包括由分光 面與水平面分別成45°的偏振分光鏡A和分光面與水平面成90°的偏振分光鏡B組成的 合光機構(gòu)，本裝置的連接關(guān)系為；分光鏡放置在穩(wěn)頻激光器出光口前，聲光移頻器A和聲光 移頻器B分別放置在分光鏡的兩個分光方向上，二分之一波片放置在聲光移頻器A后，其 快軸與水平方向成45°，反射鏡A放置在二分之一波片后，并與聲光移頻器A出射光束成 45°角，反射鏡B放置在聲光移頻器B后，并與聲光移頻器B出射光束成45°角，偏振分光 鏡A放置在反射鏡A反射光方向上，且分光面與水平面成45 °角，偏振分光鏡B放置在反射 鏡B的反射光方向上，且其分光面與水平面垂直，偏振分光鏡A的一個端面和偏振分光鏡B 的一個端面正對并緊貼在一起。
[0006] 本發(fā)明的特點及良好效果表述如下： 本發(fā)明采用分光面與水平面分別成45°和90°的兩個偏振分光鏡進行光束合成，充 分利用了偏振分光鏡透射光束偏振度優(yōu)于反射光束且對入射光束角度誤差不敏感的特點， 先使用一個分光面與水平面成45°的偏振分光鏡來獲取偏振方向位于豎直方向并具有高 偏振度的透射光束，該透射光束由于具有很高的偏振度，當(dāng)其被分光面與水平面成90°的 偏振分光鏡反射時，即使入射角度存在一定誤差，反射光束同樣具有很高的偏振度，而另一 束光偏振方向為水平方向的光束透過分光面與水平面成90°的偏振分光鏡時，即使入射角 存在一定誤差或入射光存在一定程度的偏振態(tài)退化，根據(jù)偏振分光鏡的分光特性，其透射 光束仍然具有很高的偏振度，該透射光束與反射光束合成為共軸的正交雙頻激光將具有很 高的線性正交特性，從而當(dāng)該雙頻激光應(yīng)用于外差激光干設(shè)測量時可避免引入嚴(yán)重的光學(xué) 非線性誤差。此外，本發(fā)明采用分光面與水平面分別成45°和90°的兩個偏振分光鏡進行 光束合成，對合成前的光束的偏振態(tài)和入射角度的精度要求相對較低，因此可W在一定程 度上降低光束合成的調(diào)整難度。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明裝置的原理框圖 圖2為本發(fā)明裝置的合光機構(gòu)示意圖 圖3偏振分光鏡的起偏效應(yīng)示意圖 圖4偏振分光鏡中P光與S光反射率隨入射角的變化曲線 圖5入射光存在偏振態(tài)退化時的本發(fā)明裝置合光機構(gòu)的合光示意圖 圖中，1穩(wěn)頻激光器、2分光鏡、3聲光移頻器A、4聲光移頻器B、5二分之一波片、6反射 鏡A、7反射鏡B、8偏振分光鏡A、9偏振分光鏡B。
【具體實施方式】
[0008] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進行詳細(xì)描述。
[0009] 如圖1和圖2所示，一種基于雙偏振分光鏡合光的正交雙頻激光生成裝置，包括穩(wěn) 頻激光器1、分光鏡2、聲光移頻器A3和聲光移頻器B4、二分之一波片5、反射鏡A6和反射 鏡B7,該裝置還包括由分光面與水平面分別成45°的偏振分光鏡A8和分光面與水平面成 90°的偏振分光鏡B9組成的合光機構(gòu)，本裝置的連接關(guān)系為；分光鏡2放置在穩(wěn)頻激光器