正交偏振激光回馈干涉仪稳定性提高方法研究

激光回馈技术灵敏度高,并且无须配合靶镜就能够测量诸如黑色、粗糙的目标的位移或形变。为了消除环境（气压、地基震动、温度漂移等）对测量精度的影响,设计、构建了稳定的微片正交偏振激光器,采用半导体激光器泵浦微片;搭建了包括光学、电路的完整的正交回馈干涉仪系统,系统工作稳定,实现了远距离处测量。这一系统能有效地减小环境对测量的影响,提高激光回馈干涉仪的精度。     

采用Nd:YAG微片激光器的激光回馈干涉仪的研制

微片激光器具有极高的光回馈敏感度,在回馈测量技术中占据重要地位。准共路激光回馈干涉技术在保持了微片激光器的高光回馈灵敏度以及外差式光回馈相位测量方法的高分辨率等优点的同时,通过频率复用技术消除了回馈干涉仪的空程带来的负面影响,大幅度地提高了回馈干涉仪的抗环境干扰能力。它可以进行非配合目标的非接触式精密位移测量,从而填补了现有激光干涉仪在精密位移测量应用方面的一个空白。通过与Agilent5529A双频激光干涉仪多次比对,得到回馈干涉仪目前达到的指标为:线性度优于3×10-5,量程50 mm,标准差在200 nm左右。     

激光回馈干涉进展及其生物医学应用综述

激光回馈干涉具有共光路、精度高等优势,已经成为光学测量领域的研究热点。基于激光回馈干涉的理论及主要模型,根据外界反射物信息分析反射光特性,得到激光回馈干涉的测量方法,通过分析激光输出特性的变化实现外界反射物体的信息测量。针对粗糙表面物体或流体,激光回馈干涉结合散斑技术发展为激光回馈散斑干涉技术;针对光滑表面物体,激光回馈干涉在离轴短外腔下出现多重激光回馈干涉现象。激光回馈干涉技术在位移、角度、速度、成像等检测领域快速发展。激光回馈干涉能够检测粗糙表面的弱反馈光且灵敏度高,同时兼具传统干涉技术的高精度优势,在生物医学领域的非接触测量具有研究价值和应用前景。     

504微瓦激光模式鉴别仪

５０４微瓦激光模式鉴别仪陆治国，陈永利（西安西北大学物理系，７１００６９）叶萍（航空航天部６１８研究所，７１００６１）本文介绍了用于测量微瓦级Ｈｅ－Ｎｅ激光器（包括环形激光器）纵模结构的仪器组成及应用。该仪器包括共焦扫描球面干涉仪，干涉滤光片以及光电...     

LD抽运微片激光器光回馈技术的研究进展

综述了半导体抽运微片激光器光回馈技术的研究进展状况,介绍了其研究背景和基本理论模型;阐述了它的应用成果,包括超高灵敏度激光自混合多普勒测速技术,可测量纳米级振动的测振仪,以及激光回馈层析成像技术等;展望了微片激光器回馈技术今后的发展方向.     

亚纳米皮米激光干涉位移测量技术与仪器

激光干涉位移测量技术因具有大量程、高分辨力、非接触式及可溯源性等特点，成为当前与下一代高端装备、超精密计量的基础性技术之一。在简要介绍国内外现有的各类亚纳米级激光干涉仪的基础上，重点从“精”“准”“快”方面综述了面向亚纳米、皮米级激光干涉位移测量技术的研究成果。首先，从激光干涉测量原理出发，分析了限制激光干涉仪中测量分辨力、速度等进一步提升的主要误差项及技术难点；其次，重点列举了近年来国内外在激光器高精度稳频、高精度干涉镜组、高速/高分辨力相位细分技术、环境补偿与控制等方面所取得的重大关键技术突破；最后，对下一代超精密激光干涉位移测量技术的发展趋势进行了总结与展望。     

激光回馈纳米级宽度干涉条纹

一般的干涉现象为“反射镜每移动半个波长,出现一个干涉条纹”。介绍了利用激光回馈获得纳米级宽度干涉条纹的方法。系统构成:He-Ne激光器,使用近于全反射的球面介质镜作激光器的回馈镜,且该回馈镜法线和激光束夹分量级的小角度。回馈镜沿激光束位移移动时,激光器的功率发生周期类正旋波动,即产生回馈干涉条纹。回馈镜离激光器越近,条纹越窄,以至于半波长位移中出现40个条纹。对波长为632.8 nm的He-Ne激光器而言,每个条纹宽度为7.91 nm。同时,当回馈镜的运动方向发生变化时,激光的偏振态将在两个正交的方向之间发生跳变。利用此效应,可以实现纳米分辨位移测量和回馈镜运动方向的识别。     

微片激光器阈值附近的输出光谱特性研究

为了确定激光晶体在不同温度下的自发辐射光谱 (荧光谱),实验研究了阈值附近微片激光器的输出 光谱特性。当抽运功率略小于阈值时,微片激光器输出经干涉的自发辐射光;当抽运功率大 于阈值时,微 片激光器输出激光。测量了激光阈值与晶体温控的关系,结果表明激光阈值随晶体温度的升 高而增加,其 变化率为0.017W/℃。在不同温控条件下,对阈值以下的自发辐射光 谱包络进行了拟合测量,结果表明随 着晶体温度的升高自发辐射光谱包络峰值降低,下降率为0.681%/℃ ;光谱包络中心波长发生红移,漂移率为3.1pm/℃。     

微片激光器移频回馈成像技术及其应用

微片激光器移频回馈成像技术是一种新兴的相干光成像技术,具有灵敏度高、相位可测量、系统结构简单等特点。该项技术可与共聚焦成像、超声调制光学成像、光学合成孔径成像等多种成像技术相结合,在微器件结构测量、生物组织成像、强散射成像等多个领域得到了应用。文章概述了激光器回馈技术的发展过程,详细介绍了微片激光器移频回馈成像技术的理论模型、研究进展及应用情况,并对该技术存在的问题进行了分析。     

固体微片激光回馈技术在远程振动测量中的研究

激光回馈技术具有极高的测量灵敏度，在振动测量中具有突出的优势。在激光回馈理论和技术的基础上，研究并提出了基于激光回馈技术的远程振动测量方法，构建了完整的固体微片激光远程振动测量系统，详细分析了系统各个部分的基本结构及其工作原理，并在实验中很好地实现了不同频率振动信号的测量及恢复。该研究将振动测量的工作距离提高到25 m以上，实现了远程微振动的非接触测量，拓展了激光回馈技术的应用。实验系统具有较大的振幅与频率测量范围，在振动测量方面具有突出的性能，能够适用于多种场合和目标的振动测量需求。     

引入激光回馈的双光束干涉效应的研究

提出了一种引入He-Ne激光回馈的双光束干涉系统,并在理论和实验两方面进行了研究。实验中对系统中的干涉信号及激光器尾光功率变化同时进行探测。发现当干涉仪的主回馈镜移动时,激光器尾光信号是正弦形波形,而干涉仪输出的是以双峰为一个周期的信号,双峰中一峰总是高于另一峰,并且当主回馈镜移动方向改变时,同一周期中两峰出现的顺序也随之改变。对实验现象进行了理论分析,并模拟出干涉信号及激光自身功率的变化曲线。理论分析及模拟结果与实验结果完全吻合。讨论了利用发现的现象进行测量的可行性,所提出的测量方法易于实现。     

半导体激光器的光学反馈干涉及传感应用

分析和讨论了激光反馈干涉现象 ,根据半导体激光器的反馈干涉理论 ,研究了反馈干涉模型及其信号的调制和解调方法 ,介绍了典型的传感应用。理论和实验表明 ,激光反馈干涉的理论不同于传统干涉 ,信号处理方法也有其特点。半导体激光器的光学反馈干涉系统具有结构简单、光路易准直、无需附加器件的特点 ,因而能够发展成小型、在线测量和过程控制的传感器 ,测量距离、位移和速度 ,在微机械、光学工程等领域具有应用前景。     

Nd∶YVO4激光器双折射外腔回馈位移测量系统研究

对在回馈外腔中插入波片产生的激光双折射外腔回馈相位差现象进行理论分析、仿真以及实验验证,基于该相位差现象搭建Nd∶YVO4激光器双折射外腔回馈的位移测量系统,采用条纹细分计数法对该位移测量系统产生的信号进行细分计数,实现位移的精密测量。将Nd∶YVO4激光器双折射外腔回馈位移测量系统与安捷伦干涉仪进行对比,对比结果表明:该系统的分辨率为26.6 nm,量程为14 mm,线性度为6.223×10-5,标准差为0.372 μm。     

半导体激光剪切干涉仪

本文主要对半导体激光器在光栅剪切干涉计量中的应用作实验研究.给出半导体激光双频光栅剪切干涉仪测量光场相干性和透镜像差的实验结果.     

激光二极管抽运Nd:GdVO4微片激光器

报道了一种新型激光二极管（LD）端面抽运Nd：GdVO4微片激光器，测量了抽运输入功率与激光输出功率的关系，激光阈值功率为83mw，在2W的抽运功率下得到860mw的1.064μm基横模连续激光输出，光-光转换效率为43％，最大斜度效率达到47％。     

光纤傅里叶变换光谱技术中激光辅助干涉仪的研究

针对光纤傅里叶变换光谱仪（Fiber Fourier Transform Spectrometer, FFTS）中压电陶瓷非线性调制导致的复原光谱图畸变问题,设计了He-Ne激光辅助干涉仪,利用该干涉仪实现被测光的等光程间隔采样,以及为待测光源光谱定标提供依据。使用该干涉仪测量了632.8nm He-Ne激光光源的干涉信号,采用傅里叶变换算法计算了其光谱图,并与传统光栅光谱仪测量的光谱图进行了比较,分析了两者存在的差异及其原因,为FFTS的后续研制工作提供了有益参考。     

基于激光回馈干涉系统的PZT迟滞特性测量

压电陶瓷迟滞特性对精密控制系统的精度具有重要影响,目前PZT迟滞特性的测量方法精度较低或者测量系统复杂,难以实现高精度测量。总结分析了目前测量压电陶瓷特性的方法,并使用基于激光回馈干涉原理的微片激光回馈干涉测量系统,利用物体表面的散射光对压电陶瓷的迟滞特性进行测量和分析。该方法不需靶镜,对被测对象要求较低,测量便捷,测量精度达到纳米量级,对精密控制系统中压电陶瓷的校准测量具有重要意义。     

激光检测技术的发展

1激光检测学科发展现状 在光电检测领域,利用光的干涉、衍射和散射进行检测已经有很长的历史。由泰曼干涉仪到莫尔条纹,然后到散斑,再到全息干涉,出现了一个个干涉场,物理量（如位移、温度、压力、速度、折射率等）的测量不再需要单独测量,而是整个物理量场一起进行测量。自从激光出现以后,电子学领域的许多探测方法（如外差、相关、取样平均、光子计数等）被引入,使测量灵敏度和测量精度得到大大提高。由于光纤能控制光束的传播路径,光纤技术的出现使光调制方法增多,接收更为方便,同时它能进入物体内部,扩大了测量范围,提高了测量精度,甚至可以事先铺设在各种建筑物内部,作实时检测和自动控制等。光纤激光器具有非常高的电光转换效率,其光束质量无与伦比,在光学检测领域发挥着重要作用。     

光纤布拉格光栅半导体激光器的稳定性

介绍了由光纤布拉格光栅（FBGs）组成的光纤激光干涉仪中半导体激光二极管波长稳定和调谐改进的方法,发展了基于分层介质（LDM）和传输矩阵结合法进行高精度计算任意光纤光栅（切趾、啁啾等）的模拟方法。在模拟和商业可得到的光纤光栅测量基础上,设计了1种特殊的100mm长切趾型光纤布拉格光栅。我们期望FBG在改进760nm波长半导体激光器的线宽和无跳模调谐范围的应用中能提高基于这些二极管的光纤激光干涉计的分辨率。建立了基于垂直腔面发射激光器（VCSEL）的绝对光纤激光干涉仪,使用FBG进行稳定波长和控制调谐范围,并对其装置进行了介绍。     

基于激光回馈效应的声音检测与重构研究

声音检测技术是振动模态分析、声场可视化、噪声识别与控制和远程侦听等研究的基础和前提,在很多领域都有广泛的应用。基于固体微片激光回馈效应和外差移频相位测量方法,本文利用微片Nd∶YVO4激光器构建了声音检测系统,很好地实现了不同频率声音信号的检测。同时开展了音频信号的识别与检测,重构得到的信号清晰可辩。该系统无需在声场中设置特殊目标或物质,可以实现非接触的声音检测和远距离测量,能够满足多种场合的声音检测工作需要,具有较大的实际意义。