CN201407992Y - 一种在光学测量中实现自混合干涉的光程四倍增装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种在光学测量中实现自混合干涉的光程四倍增装置，技术特征在于：在外腔式激光器2和与被测物体联动的反射体的光路中依次设置偏振分光器件和旋光器件，反射镜与偏振分光器件反射过来的光路垂直设置，与被测物体联动的反射垂直于入射偏振光方向放置。有益效果是：当待测的物理量，如压电陶瓷的电致伸缩、物体的微小位移等，使与被测物体联动的反射体7移动位移d时，与被测物体联动的反射体7每移动四分之一波长，光学自混合干涉的输出信号，即出射单色平面偏振光1产生一个条纹跳动。光学自混合干涉的输出信号即所述出射单色平面偏振光1产生一个条纹跳动。可见，本实用新型可以将测量精度提高一倍。

Description

一种在光学测量中实现自混合干涉的光程四倍增装置
技术领域
本实用新型涉及一种在光学测量中实现自混合干涉的光程四倍增装置，属于光学测量技术领域。
背景技术
在通常的光学测量过程中，往往需要通过增加光程差的方法来达到提高测量精度的目的。以迈克尔逊干涉仪应用于光学测量过程为例，可以设法将待测的物理量转化为迈克尔逊干涉仪中动镜的位移d，而此位移量d使干涉仪中由分束镜分开的两束光产生2d的光程差，进一步依据光程差所引起的干涉条纹的偏移可以求出待测物理量的值。由于最终的待测量由干涉条纹解调得到，如果同样大小的动镜位移d能够使干涉仪中两束光产生更大的光程差，则干涉条纹的偏移量将增大，干涉仪的测量精度可以进一步提高。
原有的测量装置中，采用光束多次反射的方法，通过移动反射镜可以达到大幅度增加光程的目的，但是经过多次反射后光束角度难以控制，并且总光程不易精确计算，同时该装置也不适合应用于类似迈克尔逊干涉仪光路结构的光学测量过程中。由于从移动反射镜反射回来的光束与光束入射时的角度不能实现一致(因为，在保证光束强度尽可能不衰减的条件下无法做到由移动反射镜垂直反射)，所以相同的动镜位移难以产生较大的光程，所以在实际应用中不能够带来极大方便。
发明内容
要解决的技术问题
为了克服现有技术光程较小，影响测量精度的困难，本实用新型提出一种在光学测量中实现自混合干涉的光程四倍增装置，通过倍增光程以达到提高光学测量精度的目的。
技术方案
本实用新型提出的一种在光学测量中实现自混合干涉的光程四倍增装置，技术特征在于包括外腔式激光器、偏振分光器件、旋光器件、反射镜和与被测物体联动的反射体；在外腔式激光器和与被测物体联动的反射体的光路中依次设置偏振分光器件和旋光器件，反射镜与偏振分光器件反射过来的光路垂直设置，与被测物体联动的反射体垂直于入射偏振光方向放置；调整偏振分光器件使入射平面偏振光完全透射，并使偏振方向与之正交的平面偏振光完全反射；调整旋光器件使穿过该器件并沿原路返回再次穿过该偏振器件的偏振光偏振方向沿某一方向旋转90°角。
所述的偏振分光器件为一能够使入射激光束不同偏振方向的光束透射或者反射的光学器件，为偏振分光棱镜、介质膜偏振分光镜或偏振衍射分光光栅。
所述的旋光器件为一能够改变偏振光偏振方向的光学器件，为法拉第旋光器或与入射平面偏振光波长相匹配的四分之一波片。
所述反射镜为可以将入射平面偏振光完全反射的反射镜。
所述与被测物体联动的反射体为可以将入射平面偏振光完全反射或者部分反射的反射镜或反射膜。
本实用新型的有益效果是：当待测的物理量，如压电陶瓷的电致伸缩、物体的微小位移等，使与被测物体联动的反射体7移动位移d时，由与被测物体联动的反射体7、反射镜5与外腔式激光器2所构成的激光器谐振腔的实际腔长改变2d。因此与被测物体联动的反射体7每移动四分之一波长，光学自混合干涉的输出信号，即出射单色平面偏振光1产生一个条纹跳动。现有技术中的普通光学自混合装置，与被测物体联动的反射体7每移动二分之一波长，光学自混合干涉的输出信号即所述出射单色平面偏振光1产生一个条纹跳动。可见，本实施例可以将测量精度提高一倍。
附图说明
图1是本实用新型在光学测量中实现自混合干涉的光程四倍增装置的结构示意图。
图中，1-出射单色平面偏振光、2-外腔式激光器、3-入射单色平面偏振光、4-偏振分光棱镜、5-介质膜反射镜、6-四分之一波片、7-与被测物体联动的反射体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例：请参阅图1，本实施例包括外腔式激光器2、偏振分光器件4、旋光器件、反射镜5和与被测物体联动的反射体7；在外腔式激光器2和与被测物体联动的反射体7的光路中依次设置偏振分光器件和旋光器件，反射镜5于偏振分光器件4的反射光路中垂直设置；与被测物体联动的反射体7垂直于入射偏振光方向放置；所述的偏振分光器件采用偏振分光棱镜4，旋光器件采用光学薄膜镀的四分之一波片6，反射镜采用介质膜反射镜5；调整偏振分光棱镜4使入射平面偏振光完全透射并使偏振方向与之正交的平面偏振光完全反射；调整四分之一波片6使光轴与入射平面偏振光的偏振方向呈45°角放置，穿过该器件之后的平面偏振光完全转化为圆偏振光。
所述的四分之一波片6为一镀于偏振分光棱镜4一侧表面的光学薄膜。
本实施例的工作过程为：外腔式激光器2发出波长单一的入射单色平面偏振光3，完全穿过该偏振分光棱镜4并到达光轴与其偏振方向呈45°角放置的光学薄膜镀的四分之一波片6，成为圆偏振光后垂直照射与被测物体联动的反射体7；被与被测物体联动的反射体7反射回到光学薄膜镀的四分之一波片6，透过该光学薄膜镀的四分之一波片后，成为与初始入射单色平面偏振光3偏振方向正交的平面偏振光；该平面偏振光再次到达偏振分光棱镜4并被全部反射后，垂直照射介质膜反射镜5并被反射再次回到偏振分光棱镜4；经偏振分光棱镜4全部反射后穿过光学薄膜镀的四分之一波片6，经与被测物体联动的反射体7垂直反射再次穿过光学薄膜镀的四分之一波片后，成为与初始入射单色平面偏振光3偏振方向一致的平面偏振光；该平面偏振光穿过偏振分光棱镜4后返回外腔式激光器2，调制外腔式激光器2内的光束，形成光学自混合干涉。光学自混合干涉的输出信号即出射单色平面偏振光1由外腔式激光器2的另外一端输出。
本实施例在光学测量过程中，当待测的物理量，如压电陶瓷的电致伸缩、物体的微小位移等，使与被测物体联动的反射体7移动位移d时，由与被测物体联动的反射体7、介质膜反射镜5与外腔式激光器2所构成的激光器谐振腔的实际腔长改变2d。因此与被测物体联动的反射体7每移动四分之一波长，光学自混合干涉的输出信号，即出射单色平面偏振光1产生一个条纹跳动。现有技术中的普通光学自混合装置，与被测物体联动的反射体7每移动二分之一波长，光学自混合干涉的输出信号即所述出射单色平面偏振光1产生一个条纹跳动。可见，本实施例可以将测量精度提高一倍。

Claims (5)

1.一种在光学测量中实现自混合干涉的光程四倍增装置，其特征在于包括外腔式激光器(2)、偏振分光器件、旋光器件、反射镜(5)和与被测物体联动的反射体(7)；在外腔式激光器(2)和与被测物体联动的反射体(7)的光路中依次设置偏振分光器件和旋光器件，反射镜(5)与偏振分光器件反射过来的光路垂直设置，与被测物体联动的反射体(7)垂直于入射偏振光方向放置；调整偏振分光器件(4)使入射平面偏振光完全透射，并使偏振方向与之正交的平面偏振光完全反射；调整旋光器件使穿过该器件并沿原路返回再次穿过该偏振器件的偏振光偏振方向沿某一方向旋转90°角。
2.根据权利要求1所述的在光学测量中实现自混合干涉的光程四倍增装置，其特征在于：所述的偏振分光器件为偏振分光棱镜、介质膜偏振分光镜或偏振衍射分光光栅。
3.根据权利要求1所述的在光学测量中实现自混合干涉的光程四倍增装置，其特征在于：所述的旋光器件为法拉第旋光器或与入射平面偏振光波长相匹配的四分之一波片。
4.根据权利要求1所述的在光学测量中实现自混合干涉的光程四倍增装置，其特征在于：所述的反射镜为将入射平面偏振光完全反射的反射镜。
5.根据权利要求1所述的在光学测量中实现自混合干涉的光程四倍增装置，其特征在于：所述的与被测物体联动的反射体为将入射平面偏振光完全反射或者部分反射的反射镜或反射膜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102749718A (zh) * 2012-07-16 2012-10-24 西北工业大学 基于梯形塞纳克干涉仪产生任意矢量光场的方法及装置
CN106329304A (zh) * 2016-11-14 2017-01-11 天津津航技术物理研究所 一种偏振可控的激光谐振腔镜

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