CN109814270A - 激光器输出光空间相干性抑制装置 - Google Patents

Abstract

一种激光器输出光空间相干性抑制装置，包括激光器、扩束镜、聚焦透镜、第一毛玻璃、传输光纤、成像透镜、第二毛玻璃、匀光棒、成像透镜、第三毛玻璃。本发明利用第一毛玻璃破坏激光器输出光的空间相干性，利用传输光纤模间色散效应及匀光棒的非相干叠加原理进一步抑制光束的空间相干性；通过两个成像透镜调节照明NA(数值孔径)与照明视场的大小；通过第二毛玻璃、第三毛玻璃增强照明光场和照明光瞳的均匀性。

Description

激光器输出光空间相干性抑制装置

技术领域

本发明涉及干涉测量领域，特别是一种激光器输出光空间相干性抑制装置。

背景技术

激光器出射光具有高的空间相干性和时间相干性的特点，广泛应用于干涉检测仪器。但是高的空间相干性会产生一些负面的影响，例如在干涉成像系统里光学元件的缺陷(灰尘、凹陷、气泡等)会作为光散射的中心产生相干噪声，进而在干涉图里形成牛顿环或靶心等寄生条纹，这就对干涉仪的清洁及零部件质量提出了很高的要求。

因此抑制激光光束的空间相干性获得了广泛的研究和应用。为了在干涉测量中获得强度分布均匀、空间相干性差的照明光场和照明光瞳，一般采用在光源后加旋转毛玻璃的方法。毛玻璃的粗糙面能产生大量相位不同、折射方向不同的子波，他们相互叠加产生散斑场，毛玻璃转动时，在探测器积分时间内产生大量独立非相关散斑图像的随机叠加，通过时间平均达到抑制或消除散斑，从而达到降低激光光源空间相干性的目的。在先技术(PHASE SHIFT TECH，Interferometer light source，US6061133)中，采用激光束通过透镜聚焦在旋转毛玻璃面上，以此降低激光束空间相干性，或者在旋转毛玻璃后再添加多模光纤，利用多模光纤的模间色散效应来进一步降低光束空间相干性。但是使用旋转毛玻璃,会引起干涉仪测试环境中引起的低频的震动,导致测试精度的下降，且这种方法不能调节照明NA(数值孔径)与照明视场的大小。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种激光器输出光空间相干性抑制装置，利用第一毛玻璃破坏激光器输出光的空间相干性，利用传输光纤模间色散效应和匀光棒的非相干叠加原理在不产生震动噪声的前提下进一步抑制光束的空间相干性；通过调节第一成像透镜和第二成像透镜的参数和位置调节照明NA与照明视场的大小；通过第二毛玻璃和第三毛玻璃增强照明光场和照明光瞳的均匀性。

本发明的技术解决方案如下：

一种激光器输出光空间相干性抑制装置，包括激光器、扩束镜、聚焦透镜、第一毛玻璃、传输光纤、第一成像透镜、匀光棒和第二成像透镜；

所述的激光器输出的激光束依次经所述的扩束镜、聚焦透镜和第一毛玻璃正入射至所述的传输光纤的光纤输入端，该光纤输入端位于所述的聚焦透镜的焦点位置，且与该聚焦透镜平行，经传输光纤传输的激光束由光纤输出端输出，经所述的第一成像透镜成像至匀光棒的前端面后，经匀光棒传输至其后端面，再经第二成像透镜成像至照明光场，形成照明光瞳。

在第一成像透镜和匀光棒中间放置第二毛玻璃用于匀光，由于匀光棒的输入NA与输出NA一致，所以调节第一成像透镜的参数和位置可以调节照明NA的大小，光束经匀光棒非相干叠加后经第二成像透镜成像至照明光场并形成照明光瞳，可以通过调节第二成像透镜的参数和位置来调节装置产生的照明视场的大小，在第二成像透镜后放置第三毛玻璃用于匀光。

所述的五自由度光纤调整架是五自由度对准，分别是在X，Y和Z轴的线性对准，俯仰和偏转角度对准。

所述的传输光纤是多模光纤或液体光纤。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)对激光输出光的空间相干性进行抑制，不产生震动噪声；

(2)调节第一成像透镜的参数和位置可以调节照明NA的大小，调节第二成像透镜的参数和位置可以调节装置产生的照明视场的大小，灵活度高；

(3)产生的照明光场和照明光瞳具有高均匀性的特点。

附图说明

图1是本发明激光器输出光空间相干性抑制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明，但不应以此实施例限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种激光器输出光空间相干性抑制装置，包括激光器1、扩束镜2、聚焦透镜3、第一毛玻璃401、五自由度光纤调整架5、光纤输入端601、传输光纤602、光纤输出端603、第一成像透镜701、第二毛玻璃402、匀光棒8、第二成像透镜702、第三毛玻璃403。

本发明的工作原理和工作过程如下：所述的激光器1输出激光的前进方向是所述的扩束镜2，扩束镜2扩大激光束直径，扩束后的激光束透过聚焦透镜3使光束聚焦到光纤输入端601，在聚焦透镜3后放置第一毛玻璃401用于破坏激光束空间相干性，调节固定光纤输入端601的五自由度光纤调整架5使光束正入射光纤输入端601，传输光纤602传输光束至光纤输出端603，光纤输出端603点光源经第一成像透镜701成像至匀光棒8的前端面，在第一成像透镜701和匀光棒8中间放置第二毛玻璃402用于匀光，由于匀光棒8的输入NA与输出NA一致，所以调节第一成像透镜701的参数和位置可以调节照明NA的大小，光束经匀光棒8非相干叠加后经第二成像透镜702成像至照明光场G1并形成照明光瞳G2，可以通过调节第二成像透镜702的参数和位置来调节装置产生的照明视场的大小，在第二成像透镜702后放置第三毛玻璃403再次匀光。

本发明提供的激光器输出光空间相干性抑制装置，不产生震动噪声，能灵活调节照明NA与照明视场的大小，获得强度分布均匀、空间相干性差的照明光场和照明光瞳。

Claims (4)

1.一种激光器输出光空间相干性抑制装置，其特征在于，包括激光器(1)、扩束镜(2)、聚焦透镜(3)、第一毛玻璃(401)、传输光纤(602)、第一成像透镜(701)、匀光棒(8)和第二成像透镜(702)；

所述的激光器(1)输出的激光束依次经所述的扩束镜(2)、聚焦透镜(3)和第一毛玻璃(401)正入射至所述的传输光纤(602)的光纤输入端(601)，该光纤输入端(601)位于所述的聚焦透镜(3)的焦点位置，且与该聚焦透镜(3)平行，经传输光纤(602)传输的激光束由光纤输出端(603)输出，经所述的第一成像透镜(701)成像至匀光棒(8)的前端面后，经匀光棒(8)传输至其后端面，再经第二成像透镜(702)成像至照明光场(G1)，形成照明光瞳(G2)。

2.根据权利要求1所述的激光器输出光空间相干性抑制装置，其特征在于，还包括第二毛玻璃(402)和第三毛玻璃(403)，所述的第二毛玻璃(402)放置在所述的第一成像透镜(701)和匀光棒(8)之间，所述的第三毛玻璃(403)放置在第二成像透镜(702)后。

3.根据权利要求1或2所述的激光器输出光空间相干性抑制装置，其特征在于，还包括五自由度光纤调整架(5)，该五自由度光纤调整架(5)是五自由度对准，分别是在X，Y和Z轴的线性对准，俯仰和偏转角度的对准，所述的光纤输入端(601)的固定于五自由度光纤调整架(5)上，通过调节五自由度光纤调整架(5)，使激光束正入射该光纤输入端(601)。

4.根据权利要求1-3任一所述的激光器输出光空间相干性抑制装置，其特征在于，所述的传输光纤(602)是多模光纤或液体光纤。