基于双偏振分光镜合光的正交双频激光生成方法与装置属于激光应用技术领域，本发明专利技术采用分光面与水平面分别成45°和90°的两个偏振分光镜进行光束合成，在入射光存在偏振态退化和入射角误差的情形下仍然能够保证合成的双频激光满足外差激光干涉测量需要的线性正交性，从而能够消除由光源偏振非正交性引起的光学非线性测量误差。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光应用
，特别设及一种基于双偏振分光镜合光的正交双频 激光生成方法与装置。
技术介绍
双频激光光源是外差激光干设测量系统的核屯、组成部分，其输出激光包括两个频 率不同、偏振方向正交的线偏振光，常见的双频激光光源有横向塞曼激光器、纵向塞曼激光 器和双纵模激光器等，其中横向塞曼激光器、纵向塞曼激光器由于物理学原理上的限制，其 频差一般小于4MHz，已经无法满足外差激光干设测量技术向高速测量发展的需要，而双纵 模激光器一般频差不小于数百MHz,现有的光电信号处理技术还难W对如此高频的信号进 行快速有效处理。引入声光移频技术是当前双频激光光源研究的一个重要方向，其基本思 想是将稳频激光器发出的单频线偏振激光分成两部分，分别进行不同数值的移频，并采用 光学波片改变其中一束光的偏振方向，使其与另一束光正交，最后采用偏振光学器件将两 束光合成为一束同轴的正交双频激光，其优点是可W通过改变声光移频器的工作频率来调 整双频激光的频差，其数值从几MHz至几百MHz之间连续可调。该方法的不足之处是一般 采用单个偏振分光镜进行光束合成，而合光之前的光束已通过若干光学元件，其偏振态可 能出现不同程度的退化，同时由于偏振分光镜的安装调整误差，合成的双频激光会在一定 程度上偏离理想的线性正交状态，从而对测量系统引入光学非线性测量误差，其数值在几 到几十纳米之间，严重制约系统的测量精度。
技术实现思路
针对现有方法的不足，本专利技术提出一种基于双偏振分光镜合光的正交双频激光生 成方法，该方法采用分光面与水平面分别成45°和90°的两个偏振分光镜进行光束合成， 目的是解决现有的基于声光移频技术的双频激光光源技术中合成光束偏离线性正交状态， 进而引入光学非线性测量误差的问题。本专利技术还提供了一种基于双偏振分光镜合光的正交 双频激光生成装置。本专利技术的目的通过W下技术方案实现： 一种基于双偏振分光镜合光的正交双频激光生成方法，该方法包括W下步骤： (1) 稳频激光器输出的线偏振激光光束频率记为偏振方向位于水平方向，该光束由 分光镜分离成强度比为1:1、传播方向成90°角的两束激光，分别记为光束X和Y，光束X进 入工作频率为的声光移频器进行移频，其输出光束频率为偏振方向仍位于水平方 向，该光束记为光束P; (2) 光束Y进入工作频率为《的声光移频器进行移频，其输出光束频率为与，该光 束经过快轴与水平方向成45°的1/2波片后，其偏振方向旋转90°位于竖直方向，该光束 记为光束S; (3) 光束S经反射镜反射改变传播方向，使其从偏振分光镜A的一个端面正入射，偏振 分光镜A的分光面与水平面成45°角，光束S透过偏振分光镜A后从偏振分光镜B的一个 端面正入射，偏振分光镜B的分光面与水平面垂直，光束S被反射，传播方向与原来成90° 角； (4)光束P经反射镜反射改变传播方向，使其从偏振分光镜B的另一个端面入射，该端 面与光束S在偏振分光镜B上的入射端面相邻并垂直，光束P透过偏振分光镜B，并与被偏 振分光镜B反射的光束S合成一束同轴的正交双频激光，频差为|/i-《I。 -种基于双偏振分光镜合光的正交双频激光生成装置，包括稳频激光器、分光镜、 声光移频器A和声光移频器B、二分之一波片、反射镜A和反射镜B，该装置还包括由分光 面与水平面分别成45°的偏振分光镜A和分光面与水平面成90°的偏振分光镜B组成的 合光机构，本装置的连接关系为；分光镜放置在稳频激光器出光口前，声光移频器A和声光 移频器B分别放置在分光镜的两个分光方向上，二分之一波片放置在声光移频器A后，其 快轴与水平方向成45°，反射镜A放置在二分之一波片后，并与声光移频器A出射光束成 45°角，反射镜B放置在声光移频器B后，并与声光移频器B出射光束成45°角，偏振分光 镜A放置在反射镜A反射光方向上，且分光面与水平面成45 °角，偏振分光镜B放置在反射 镜B的反射光方向上，且其分光面与水平面垂直，偏振分光镜A的一个端面和偏振分光镜B 的一个端面正对并紧贴在一起。 本专利技术的特点及良好效果表述如下： 本专利技术采用分光面与水平面分别成45°和90°的两个偏振分光镜进行光束合成，充 分利用了偏振分光镜透射光束偏振度优于反射光束且对入射光束角度误差不敏感的特点， 先使用一个分光面与水平面成45°的偏振分光镜来获取偏振方向位于竖直方向并具有高 偏振度的透射光束，该透射光束由于具有很高的偏振度，当其被分光面与水平面成90°的 偏振分光镜反射时，即使入射角度存在一定误差，反射光束同样具有很高的偏振度，而另一 束光偏振方向为水平方向的光束透过分光面与水平面成90°的偏振分光镜时，即使入射角 存在一定误差或入射光存在一定程度的偏振态退化，根据偏振分光镜的分光特性，其透射 光束仍然具有很高的偏振度，该透射光束与反射光束合成为共轴的正交双频激光将具有很 高的线性正交特性，从而当该双频激光应用于外差激光干设测量时可避免引入严重的光学 非线性误差。此外，本专利技术采用分光面与水平面分别成45°和90°的两个偏振分光镜进行 光束合成，对合成前的光束的偏振态和入射角度的精度要求相对较低，因此可W在一定程 度上降低光束合成的调整难度。【附图说明】 图1为本专利技术装置的原理框图 图2为本专利技术装置的合光机构示意图 图3偏振分光镜的起偏效应示意图 图4偏振分光镜中P光与S光反射率随入射角的变化曲线 图5入射光存在偏振态退化时的本专利技术装置合光机构的合光示意图 图中，1稳频激光器、2分光镜、3声光移频器A、4声光移频器B、5二分之一波片、6反射 镜A、7反射镜B、8偏振分光镜A、9偏振分光镜B。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。 如图1和图2所示，一种基于双偏振分光镜合光的正交双频激光生成装置，包括稳 频激光器1、分光镜2、声光移频器A3和声光移频器B4、二分之一波片5、反射镜A6和反射 镜B7,该装置还包括由分光面与水平面分别成45°的偏振分光镜A8和分光面与水平面成 90°的偏振分光镜B9组成的合光机构，本装置的连接关系为；分光镜2放置在稳频激光器 当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于双偏振分光镜合光的正交双频激光生成方法，其特征在于该方法采用分光面与水平面分别成45°和90°的两个偏振分光镜进行光束合成，该方法包括以下步骤：（1）稳频激光器输出的线偏振激光光束频率记为f0，偏振方向位于水平方向，该光束由分光镜分离成强度比为1:1、传播方向成90°角的两束激光，分别记为光束X和Y，光束X进入工作频率为f1的声光移频器进行移频，其输出光束频率为f0+f1，偏振方向仍位于水平方向，该光束记为光束P；（2）光束Y进入工作频率为f2的声光移频器进行移频，其输出光束频率为f0+f2，该光束经过快轴与水平方向成45°的1/2波片后，其偏振方向旋转90°位于竖直方向，该光束记为光束S；（3）光束S经反射镜反射改变传播方向，使其从偏振分光镜A的一个端面正入射，偏振分光镜A的分光面与水平面成45°角，光束S透过偏振分光镜A后从偏振分光镜B的一个端面正入射，偏振分光镜B的分光面与水平面垂直，光束S被反射，传播方向与原来成90°角；（4）光束P经反射镜反射改变传播方向，使其从偏振分光镜B的另一个端面入射，该端面与光束S在偏振分光镜B上的入射端面相邻并垂直，光束P透过偏振分光镜B，并与被偏振分光镜B反射的光束S合成一束同轴的正交双频激光，频差为|f1‑ f2|。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：付海金，谭久彬，胡鹏程，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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