塞曼双频激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种塞曼双频激光器，包括激光管、分光棱镜、探测器、比较器以及控制器，其中，所述探测器包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器和第二探测器的两端分别与所述分光棱镜和比较器的一端相连，所述比较器的另一端与所述控制器相连，所述塞曼双激光器还包括加热丝以及磁环组，所述加热丝紧密缠绕于所述激光管管壁上并与所述控制器相连，所述磁环组包括围设在所述激光管上的第一磁环和第二磁环，所述第一磁环和第二磁环的磁能积不同，所述第二磁环对称均匀分布在所述第一磁环的两端。本发明专利技术的塞曼双频激光器能够在保持激光管性能不变的情况下，大幅提高双频激光器的频差指标。

Zeeman dual frequency laser

The invention discloses a Zeeman laser, including laser tube, beam splitter, a detector, a comparator and a controller, wherein, the detector includes a first detector and the second detector, one end of the two ends of the first detector and the second detector are respectively connected with the splitter and the other end connected to the comparator, the comparator connected with the controller, the Zeeman dual laser also includes a heating wire and the magnetic ring group, the heating wire is tightly wound on the laser tube wall and is connected with the controller, the ring group including Wai arranged on the laser tube on the first magnetic ring and the second ring, the first magnetic ring and the magnetic energy second ring product different, the two ends of the second magnetic rings are symmetrically and evenly distributed in the first ring. The Zeeman dual frequency laser of the invention can greatly improve the frequency difference index of the dual frequency laser under the condition that the performance of the laser tube is kept unchanged.

【技术实现步骤摘要】
塞曼双频激光器
本专利技术涉及激光领域，特别涉及一种塞曼双频激光器。
技术介绍
双频激光干涉测量系统具有高分辨率、高速度、低噪声的特点，因而被广泛应用于高精密测量领域。双频激光干涉测量系统由双频激光器、双频激光干涉仪和数据处理单元组成，其原理是应用两种不同频率的光束对目标进行位移测量，即：双频激光器向目标发出具有一定频差的正交偏振激光束，双频激光干涉仪将目标的位移信息转化成光的干涉信号，干涉信号经数据处理单元处理后得到目标的位移信息。由双频激光干涉测量原理可知，目标的运动速度有一个上限值，当目标的运动速度大于这一上限值之后，双频激光干涉仪无法获得目标的正确位移信息。而该速度上限值与双频激光器的频差成正比，双频激光器的频差越大，相应双频激光干涉测量系统的速度上限越高。赛曼双频激光器是利用赛曼效应实现双频激光输出的激光器，其原理是将磁场作用于激光管上，通过光谱在磁场中的分裂得到双频激光束。磁场作用于激光管上的方式通常有两种：横向磁场方式和纵向磁场方式，横向磁场方式的磁场方向垂直于激光的光轴方向，采用横向磁场方式的双频激光束的频差较低，一般为几十KHz到几百KHz，难以提高上述双频激光干涉测量系统的速度上限。纵向磁场方式的磁场方向平行于激光的光轴方向，其频差较高，一般为2MHz左右，具体如图1a所示，纵向磁场由单一材料的简单磁环100提供；请再参照图1b，根据磁特性仿真软件对所述磁环100进行仿真模拟，所述磁环100中心线上的磁感应强度呈现中间高两边低的趋势，由于磁环100内的磁感应强度的分布不均匀，由磁场的塞曼效应获得的双频激光束频率分裂程度小，磁性能未经优化设计，所产生的双频激光束频差较小。因此，如何提供一种频差较大的塞曼双频激光器是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种塞曼双频激光器，以克服现有技术中双频激光器频差较低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种塞曼双频激光器，包括激光管、分光棱镜、探测器、加热丝、磁环组、比较器以及控制器，其中，所述探测器包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器和第二探测器的两端分别与所述分光棱镜和比较器的一端相连，所述比较器的另一端与所述控制器相连，所述加热丝紧密缠绕于所述激光管管壁上并与所述控制器相连，所述磁环组包括围设在所述激光管上的第一磁环和第二磁环，所述第一磁环和第二磁环的磁能积不同，所述第二磁环对称均匀分布在所述第一磁环的两端。作为优选，所述塞曼双频激光器还包括隔震橡胶，所述隔震橡胶灌注于所述加热丝与所述磁环组之间。作为优选，所述激光管为单纵模的氦氖激光管。作为优选，所述磁环组外圈还设有一屏蔽层。作为优选，所述磁环组为铝镍钴永磁材料。作为优选，所述第一磁环由AlNiCo5永磁制成。作为优选，所述第二磁环由AlNiCo9永磁制成。作为优选，所述磁环组的内径为22~40mm，外径为45~60mm，长度为160~180mm。作为优选，所述第一磁环与第二磁环的长度比值为5：1~6：1。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术的磁环组包括第一磁环和第二磁环，所述第一磁环和第二磁环的磁能积不同，第二磁环对称均匀分布在所述第一磁环的两端，即，磁环组提供纵向磁场能够均匀完全地覆盖激光管的谐振腔区域，大大提高由塞曼效应产生的光场频率分裂程度，从而提高双频激光器的频差性能。因此，本专利技术所述的塞曼双频激光器装置，能够在保持所用激光管性能不变的情况下，大幅提高双频激光器的频差指标。此外，所述磁环组还具有机械强度高的特点，既能够提供均匀的磁场分布，又具有保温效果，使磁环组内部激光管工作时的环境温度稳定性更好。附图说明图1a为现有磁环的结构示意图；图1b为现有技术中磁环的磁特性仿真图；图2为本专利技术一具体实施方式中塞曼双频激光器的结构示意图；图3为本专利技术一具体实施方式中塞曼双频频激光器的局部结构示意图；图4为本专利技术一具体实施方式中磁环组的结构示意图；图5为本专利技术一具体实施方式中磁环组的磁特性仿真图。图1a~1b中：100-磁环。图2~5中：1-塞曼双频激光器、11-激光管、12-磁环组、12a-第一磁环、12b-第二磁环、13-加热丝、14-隔震橡胶、15-屏蔽层、2-分光棱镜、3-探测器、31-第一探测器、32-第二探测器、4-比较器、5-控制器。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本专利技术附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参照图2、图4，并结合图5，本专利技术提供一种塞曼双频激光器1，包括激光管11、分光棱镜2、探测器3、比较器4以及控制器5。其中，所述探测器3包括第一探测器31和第二探测器32，所述第一探测器31和第二探测器32的两端分别与所述分光棱镜2和比较器4的一端相连，所述比较器4的另一端与所述控制器5相连。所述塞曼双频激光器1还包括加热丝13以及磁环组12，所述加热丝13紧密缠绕于所述激光管11管壁上并与所述控制器5相连，用于控制激光管11管壁的温度；所述磁环组12包括围设在所述激光管11上的第一磁环12a和第二磁环12b，所述第一磁环12a和第二磁环12b的磁能积不同，所述第二磁环12b对称均匀分布在所述第一磁环12a的两端。具体地，如图5所示，根据磁特性仿真软件对所述磁环组12进行仿真模拟可知，由第一磁环12a和第二磁环12b两种磁性材料配合而成的磁环组12在激光管11的中心线上的磁感应强度在一定区域内呈现均匀分布，可产生的频差为3.6MHz的双频激光束。因此，本专利技术的磁环组12能够提供更均匀的磁场分布。即，纵向磁场能够均匀完全地覆盖激光管11的谐振腔区域，大大提高由塞曼效应产生的光场频率分裂程度，从而提高双频激光器的频差性能。因此，本专利技术所述的塞曼双频激光器1，能够在保持所用激光管11性能不变的情况下，大幅提高双频激光器的频差指标。请参照图3，并参考图2和图4，作为优选，所述塞曼双频激光器1还包括隔震橡胶14，所述隔震橡胶14灌注于所述加热丝13与所述磁环组12之间，既可以减小磁环组12振动对激光管11的影响，又能够起到保温的作用。请参照图3，并参考图2和图4，作为优选，所述激光管11为单纵模的氦氖激光管。较佳的，所述激光管11为内腔结构，腔长约为150mm。请参照图3，并参考图2和图4，作为优选，所述磁环组12外圈还设有一屏蔽层15，以减小磁环组12对外围电子器件的影响。请参照图2~4，所述磁环组12为铝镍钴永磁材料。较佳的，所述第一磁环12a由AlNiCo5永磁制成，所述第二磁环12b由AlNiCo9永磁制成。铝镍钴材料具有高磁能积和矫顽力、居里温度高、温度系数小的特点，适合长期稳定的工作在温度较高的环境下。塞曼双频激光器1在正常工作时激光管11的发热量较大，激光管11腔体中的温度较高，选用铝镍钴永磁材料，可以保证磁环在高温下长期工作时磁特性稳定，从而保证磁场作用于激光管11时，由塞曼效应产生的双频激光束频差的稳定性。请参照图4，所述第一磁环12a与第二磁环12b的长度比值可为5:1~6:1。合适的长度比值可优化激光管11内磁场的磁性能，最大限度地提高塞曼双频激光器1的频差。同时，为确保磁环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塞曼双频激光器，其特征在于，包括激光管、分光棱镜、探测器、比较器、控制器、加热丝以及磁环组，其中，所述探测器包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器和第二探测器的两端分别与所述分光棱镜和比较器的一端相连，所述比较器的另一端与所述控制器相连，所述加热丝紧密缠绕于所述激光管管壁上并与所述控制器相连，所述磁环组包括围设在所述激光管上的第一磁环和第二磁环，所述第一磁环和第二磁环的磁能积不同，所述第二磁环对称均匀分布在所述第一磁环的两端，所述第二磁环与所述第一磁环的内径相同。

【技术特征摘要】
1.一种塞曼双频激光器，其特征在于，包括激光管、分光棱镜、探测器、比较器、控制器、加热丝以及磁环组，其中，所述探测器包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器和第二探测器的两端分别与所述分光棱镜和比较器的一端相连，所述比较器的另一端与所述控制器相连，所述加热丝紧密缠绕于所述激光管管壁上并与所述控制器相连，所述磁环组包括围设在所述激光管上的第一磁环和第二磁环，所述第一磁环和第二磁环的磁能积不同，所述第二磁环对称均匀分布在所述第一磁环的两端，所述第二磁环与所述第一磁环的内径相同。2.如权利要求1所述的塞曼双频激光器，其特征在于，所述塞曼双频激光器还包括隔震橡胶，所述隔震橡胶灌注于所述加热丝与所述磁环组之间。3.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴萍，张志平，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31