CN203117457U - 一种光纤导出式的干涉仪激光光源系统 - Google Patents

Abstract

一种光纤导出式的干涉仪激光光源系统包括：激光光源、耦合透镜、耦合调整系统、光纤、光纤滤波系统、激光出射端口。从激光器出来的光束入射到耦合透镜上，产生的汇聚光束耦合导入光纤，或者先通过一个由电机驱动的旋转毛玻璃后再耦合导入光纤；激光经光纤滤波系统传输后，在光纤端面形成一个点光源，通过耦合调整系统可以改变耦合效率，调节出射光的亮度。本发明可以作为不同类型干涉仪的照明系统，提高干涉图的均匀性和抑制相干噪声，提高了干涉仪在中高频段的测量精度。

Description

一种光纤导出式的干涉仪激光光源系统

技术领域

本实用新型属于光学检测与仪器和光学技术领域，具体涉及的一种光纤导出式的干涉仪激光光源系统。

背景技术

干涉仪对系统照明光源的空间相干性和时间相干性以及输出功率都有一定的要求。以前干涉仪通常使用原子光谱灯（钠光灯、水银灯等）来照明，但这类光源不能较好满足以上要求。激光的出现解决了这些问题，由于激光高度的空间相干性和时间相干性性，干涉仪有了很宽的空间相干区域和很长的相干长度，参考面和测试面的光程不用再匹配；同时激光高度集中的能量密度可以使干涉条纹有很好的亮度和对比度，因此激光已经成为干涉测量领域的常用光源。

然而，激光的这些特性也给干涉仪带来了一些问题。普通干涉仪的光源通常采用由单波长氦氖激光器和扩束器组成的扩束光学系统，由于激光具有高度的时间和空间相干性，光源扩束器和干涉仪中光学元件的微观缺陷等瑕疵（伤痕、凹陷等）和表面污染（灰尘等）都会导致散射光的相干叠加，在干涉图中形成牛顿环或靶心，形成相干噪声。另外，激光器与扩束器的装配好坏会对出射激光的均匀性产生很大的影响。为此，一些学者采用低相干光源为干涉仪照明，或者在干涉仪系统中加旋转的毛玻璃来消除相干噪声。但这些方法抑制相干噪声的同时也减少了被测件的中高频表面信息，降低了干涉仪测量的空间频率范围和分辨率。另外，将旋转毛玻璃安装在干涉仪中，其振动也会影响测量精度。环形光源虽然能有效地抑制相干噪声，保持较高的空间分辨率，但其结构复杂，使用不方便。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种光纤导出式的干涉仪激光光源系统，它能够提高干涉仪的照明系统的均匀性，抑制相干噪声，提高干涉仪测量的空间频率测量范围和精度。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种光纤导出式的干涉仪激光光源系统，由激光光源、耦合透镜、光纤、圆盘、激光出射端口依次顺序组成；由激光光源出射的激光光束经过耦合透镜汇聚到光纤的前端面，光纤固定在耦合调整架，圆盘的边缘沿外径方向开有一圈凹槽，光纤在凹槽内绕圈，经过光纤传输后的激光从激光出射端口出射，形成一个点光源。在耦合透镜和光纤前端面之间可插入一个旋转毛玻璃系统，旋转毛玻璃系统由毛玻璃和驱动电机组成，毛玻璃中心开有一小孔，驱动电机的电机转轴插入上述小孔中并固定，毛玻璃一面光滑，另一面经过磨砂加工，其光滑面和耦合透镜相对。耦合透镜光轴与激光光轴重合；光纤的前端面垂直于光轴且位于汇聚焦点处。 

所述的激光光源采用半导体激光器。

所述的耦合方式采用分离透镜耦合。

所述的光纤输出端采用FC标准接口，方便与不同类型的干涉仪相连。光纤端面可选择UPC或APC类型，根据干涉仪的测量要求可选择不同类型的出射端面。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：（1）本实用新型的激光光源是和干涉仪分离的，能够通过光纤为不同类型的干涉仪提供照明。（2）本实用新型没有传统干涉仪光源的扩束系统，消除了由扩束系统带来的相干噪声，提高了干涉图的均匀性和信噪比。（3）本实用新型可根据需要自由安装旋转磨玻璃系统，并且由于光源和干涉仪是分离的，电机产生的振动不会对测量精度产生影响。

附图说明

图1是本实用新型的光源系统的原理示意图。

图2是本实用新型的光源用于斐索干涉仪上的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，一种光纤导出式的干涉仪激光光源系统是由激光光源1、耦合透镜2、光纤6、圆盘7、激光出射端口8依次顺序组成。由激光光源1出射的激光光束经过耦合透镜2汇聚到光纤6的前端面。其中，保证耦合透镜2光轴与激光光轴重合；光纤6的前端面垂直于光轴且位于汇聚焦点处。光纤6通过耦合调整架5上的通用接口固定在耦合调整架5上。通过耦合调整架5，可对光纤6的前端面的位置进行微小的移动，改变耦合效率，使耦合导入光纤6的激光能量最大。光纤6采用单模光纤，由于只传输基模，可以避免模式色散，而且纤芯较小，能够保证出射波前基本在同一位相面上。圆盘7直径为4厘米，圆盘的边缘沿外径方向开有一圈凹槽，通过将光纤6在凹槽内绕2~3圈，滤除光纤中的高频成分，增强出射光的均匀性。经过光纤传输后的激光从激光出射端口8出射，形成一个点光源。光纤输出端8采用FC标准接口，方便固定在不同类型的干涉仪光源处，其光纤端面可选择UPC或APC类型，减少激光的端面反射；UPC端面为光滑圆弧状，出射激光波面质量较好；APC端面则磨成一定角度，可防止干涉仪反射回出射端面的激光再进入干涉仪造成干扰，但出射激光波面不如UPC型，根据干涉仪的测量要求可选择不同类型的出射端面。在耦合透镜2和光纤6端面之间可插入一个旋转毛玻璃系统以降低光源的相干性，抑制干涉系统产生的相干噪声，该系统由一片毛玻璃3和一个驱动电机4组成。毛玻璃3为一片直径为60mm、厚度为3mm的磨砂玻璃，其中心开有一直径为2mm的小孔，恰好可以插如驱动电机4的电机转轴，由此将毛玻璃3和驱动电机4固定在一起。毛玻璃3一面光滑，另一面经过磨砂加工，其光滑面和耦合透镜2相对。此时，激光光束由激光光源1射出，经过耦合透镜2汇聚，驱动电机4带动毛玻璃3转动，汇聚后的光束穿过毛玻璃3的光滑面和磨砂面，再汇聚到光纤6的前端面上，经过圆盘7滤波从激光出射端口8射出。

所述的光纤6采用单模光纤，外径为125μm，内径为4μm，其数值孔径NA=0.15±0.05。

本实用新型可用于多种类型的干涉仪，以应用在结构较为简单的斐索干涉仪斐索干涉仪为例进行说明，如图2所示。光纤导出式干涉仪激光光源系统和斐索干涉仪是分离独立的，其通过光纤导入的方式为干涉仪照明。在光纤端面8出射的激光光束经过分光镜10入射到准直镜11形成平行光束并入射到放置在后面的参考镜12和测试镜13上；参考镜后表面和测试镜前表面反射回来的光通过准直镜11和分光镜10的反射，进入成像镜14，最终成像在探测器15上，获得干涉图。

Claims (5)

1.一种光纤导出式的干涉仪激光光源系统，其特征在于：由激光光源（1）、耦合透镜（2）、光纤（6）、圆盘7、激光出射端口（8）依次顺序组成，由激光光源（1）出射的激光光束经过耦合透镜（2）汇聚到光纤（6）一端的端面，光纤（6）另一端连接激光出射端口（8），圆盘7的边缘沿外径方向开有一圈凹槽，光纤（6）在上述凹槽内绕圈，经过光纤传输后的激光从激光出射端口（8）出射，形成一个点光源。

2.根据权利要求1所述的一种光纤导出式的干涉仪激光光源系统，其特征在于：在耦合透镜（2）和光纤（6）靠近耦合透镜（2）的一端端面之间插入一个旋转毛玻璃系统，旋转毛玻璃系统由毛玻璃（3）和驱动电机（4）组成，毛玻璃（3）中心开有一小孔，驱动电机（4）的电机转轴插入上述小孔中并固定，毛玻璃（3）一面光滑，另一面经过磨砂加工，其光滑面和耦合透镜（2）相对，激光光束由激光光源（1）射出，经过耦合透镜（2）汇聚，驱动电机（4）驱动毛玻璃（3）转动，经过耦合透镜（2）汇聚后光束穿过毛玻璃（3）的光滑面和磨砂面，再汇聚到光纤（6）的前端面上，经过圆盘（7）滤波后从激光出射端口（8）射出。

3.根据权利要求1所述的一种光纤导出式的干涉仪激光光源系统，其特征在于：耦合透镜（2）光轴与激光光轴重合；光纤（6）靠近耦合透镜（2）的端面垂直于光轴且位于汇聚焦点处，耦合方式采用分离透镜耦合，激光出射端口（8）采用FC标准接口。

4.根据权利要求1所述的一种光纤导出式的干涉仪激光光源系统，其特征在于：所述的光纤（6）通过耦合调整架（5）上的通用接口固定在耦合调整架（5）上，光纤（6）采用单模光纤，激光光源（1）是一个半导体激光光源。

5.根据权利要求1所述的一种光纤导出式的干涉仪激光光源系统，其特征在于：光纤（6）靠近耦合透镜（2）的端面可选择UPC或APC类型，减少激光的端面反射；UPC端面为光滑圆弧状，出射激光波面质量较好；APC端面则磨成一定角度，可防止干涉仪反射回出射端面的激光再进入干涉仪造成干扰，根据干涉仪的测量要求可选择不同类型的出射端面。

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