一种用于无源光学谐振腔产生模式激发光路的调节方法技术

本发明专利技术提供一种用于无源光学谐振腔产生模式激发光路的调节方法，包括搭建光路准直模型步骤；光路准直步骤；光路粗调步骤；光路细调步骤。本发明专利技术建立的多光学元件和调节观察方式，具有调节结构和调节过程清晰、步骤明确、判断有效、可以使光学谐振腔达到最佳调节效果的优点。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及激光光路的调节
，具体是一种用于无源光学谐振腔产生模式激发光路的调节方法。

技术介绍

随着激光技术的发展，光学谐振腔的设计也出现了众多应用，比如：积分腔腔体、腔增强腔体、腔衰荡腔体等众多类型。但是，总的来说这些腔体均属于一种无源光学谐振腔，其光学性能的研究可追溯到上世纪六十年代，当时Herriott等人利用这种方式实现光的延时或长光程吸收光谱测量，在前期的可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）研究中普遍采用了这种类型的多次反射腔体。
从原理上来说，可以将谐振腔看成是一个长间距的Fabry-Perot腔。然而，谐振腔的调节是上述吸收光谱技术中的最关键的工作，谐振腔调节的精细度对测量的灵敏度具有重要影响，不但需要花费大量的精力，而且要有足够的耐心和丰富的经验。

技术实现思路

本专利技术的目的在于提供一种用于无源光学谐振腔产生模式激发光路的调节方法，使无源光学谐振腔达到最佳的调节效果。
本专利技术的技术方案为：
一种用于无源光学谐振腔产生模式激发光路的调节方法，包括以下步骤：
（1）搭建光路准直模型步骤，包括：
（11）采用He-Ne可见光激光器作为准直光源；
（12）在He-Ne可见光激光器与谐振腔之间依次设置半透半反镜、第一全反镜和第二全反镜，使He-Ne可见光激光器输出的He-Ne可见光依次经过半透半反镜反射、第一全反镜反射和第二全反镜反射后能够照射到谐振腔的入射端腔镜上；
（2）光路准直步骤，包括：
（21）在半透半反镜与第一全反镜之间设置第一可调光阑和第二可调光阑，并用第三可调光阑和第四可调光阑分别替换谐振腔的入射端腔镜和透射端腔镜；
（22）调节He-Ne可见光激光器、半透半反镜、第一全反镜和第二全反镜的位置，使He-Ne可见光激光器输出的He-Ne可见光同时通过第一可调光阑、第二可调光阑、第三可调光阑和第四可调光阑的小孔；
（3）光路粗调步骤，包括：
（31）将第三可调光阑和第四可调光阑取下，将谐振腔的入射端腔镜和透射端腔镜重新装上，其它各元件的位置保持不变；
（32）调节谐振腔的入射端腔镜与透射端腔镜之间的相对平行度，观察接收屏上He-Ne可见光透过谐振腔后产生的干涉环，直到干涉环的波动频率与扫描压电陶瓷的控制电压的频率一致；所述压电陶瓷紧贴谐振腔的入射端腔镜外侧设置且与入射端腔镜尺寸相同；
（4）光路细调步骤，包括：
（41）采用可调谐中红外半导体激光器作为激发光源，使可调谐中红外半导体激光器输出的中红外激光依次经过半透半反镜透射、第一全反镜反射和第二全反镜反射后能够照射到谐振腔的入射端腔镜上；
（42）关闭He-Ne可见光激光器，打开可调谐中红外半导体激光器，调节可调谐中红外半导体激光器的位置，用中红外感光板观察可调谐中红外半导体激光器输出的中红外激光的方向，使中红外激光同时通过第一可调光阑和第二可调光阑的小孔；
（43）观察示波器上显示的谐振腔的透射峰，继续调节可调谐中红外半导体激光器的位置，使透射峰的强度逐渐增加；
（44）当继续调节可调谐中红外半导体激光器的位置不能使透射峰的强度继续增加时，将匹配透镜设置在第一可调光阑与第二可调光阑之间，调节匹配透镜的位置，使透射峰的强度逐渐增加。
所述的用于无源光学谐振腔产生模式激发光路的调节方法，所述光路细调步骤还包括：
对可调谐中红外半导体激光器的位置、匹配透镜的位置以及谐振腔的入射端腔镜和透射端腔镜的位置进行联合调节，观察示波器上透射峰的强度变化和中红外激光对腔模激发数量的多少，同时计算谐振腔的精细度，并将计算得到的谐振腔的精细度与谐振腔的理论精细度比较，直到二者的差值在一定阈值范围内为止。
所述的用于无源光学谐振腔产生模式激发光路的调节方法，所述第一全反镜和第二全反镜均为45度全反镜。
本专利技术的有益效果为：
由上述技术方案可知，本专利技术建立的多光学元件和调节观察方式，具有调节结构和调节过程清晰、步骤明确、判断有效、可以使光学谐振腔达到最佳调节效果的优点。
附图说明
图1是本专利技术的方法流程图；
图2是本专利技术的准直光路示意图；
图3是本专利技术的粗调光路示意图；
图4是本专利技术的细调光路示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于无源光学谐振腔产生模式激发光路的调节方法，包括以下步骤：
S1、搭建光路准直模型步骤，包括：
S11、采用He-Ne可见光激光器作为准直光源；
S12、在He-Ne可见光激光器与谐振腔之间依次设置半透半反镜、第一全反镜和第二全反镜，使He-Ne可见光激光器输出的He-Ne可见光依次经过半透半反镜反射、第一全反镜反射和第二全反镜反射后能够照射到谐振腔的入射端腔镜上；
其中，半透半反镜的反射波长为632nm，第一全反镜和第二全反镜均为45度全反镜。
S2、光路准直步骤，包括：
S21、在半透半反镜与第一全反镜之间设置第一可调光阑和第二可调光阑，并用第三可调光阑和第四可调光阑分别替换谐振腔的入射端腔镜和透射端腔镜；
S22、调节He-Ne可见光激光器、半透半反镜、第一全反镜和第二全反镜的位置，使He-Ne可见光激光器输出的He-Ne可见光同时通过第一可调光阑、第二可调光阑、第三可调光阑和第四可调光阑的小孔。
S3、光路粗调步骤，包括：
S31、将第三可调光阑和第四可调光阑取下，将谐振腔的入射端腔镜和透射端腔镜重新装上，其它各元件的位置保持不变；
S32、调节谐振腔的入射端腔镜与透射端腔镜之间的相对平行度，观察接收屏上He-Ne可见光透过谐振腔后产生的干涉环，直到干涉环的波动频率与扫描压电陶瓷的控制电压的频率一致；所述压电陶瓷紧贴谐振腔的入射端腔镜外侧设置且与入射端腔镜尺寸相同。
S4、光路细调步骤，包括：
S41、采用可调谐中红外半导体激光器作为激发光源，使可调谐中红外半导体激光器输出的中红外激光依次经过半透半反镜透射、第一全反镜反射和第二全反镜反射后能够照射到谐振腔的入射端腔镜上；
S42、关闭He-Ne可见光激光器，打开可调谐中红外半导体激光器，调节可调谐中红外半导体激光器的位置，用中红外感光板观察可调谐中红外半导体激光器输出的中红外激光的方向，使中红外激光同时通过第一可调光阑和第二可调光阑的小孔；
S43、观察示波器上显示的谐振腔的透射峰，继续调节可调谐中红外半导体激光器的位置，使透射峰的强度逐渐增加；
S44、当继续调节可调谐中红外半导体激光器的位置不能使透射峰的强度继续增加时，将匹配透镜设置在第一可调光阑与第二可调光阑之间，调节匹配透镜的位置，使透射峰的强度逐渐增加；
S45、对可调谐中红外半导体激光器的位置、匹配透镜的位置以及谐振腔的入射端腔镜和透射端腔镜的位置进行联合调节，观察示波器上透射峰的强度变化和中红外激光对腔模激发数量的多少，同时计算谐振腔的精细度，并将计算得到的谐振腔的精细度与谐振腔的理论精细度比较，直到二者的差值在一定阈值范围内为止。
本专利技术的工作原理：
谐振腔的正确调节包括以下含义：入射激光只激发谐振腔的基模，而不激发任何一个高阶模，或者说，入射激光的束腰位置和大小与谐振腔的束腰位置和大小要完全一致（即两者的束腰位置重合、半径相等）。因此，谐振腔的调节过程实际上是选择本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无源光学谐振腔产生模式激发光路的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）搭建光路准直模型步骤，包括：（11）采用He‑Ne可见光激光器作为准直光源；（12）在He‑Ne可见光激光器与谐振腔之间依次设置半透半反镜、第一全反镜和第二全反镜，使He‑Ne可见光激光器输出的He‑Ne可见光依次经过半透半反镜反射、第一全反镜反射和第二全反镜反射后能够照射到谐振腔的入射端腔镜上；（2）光路准直步骤，包括：（21）在半透半反镜与第一全反镜之间设置第一可调光阑和第二可调光阑，并用第三可调光阑和第四可调光阑分别替换谐振腔的入射端腔镜和透射端腔镜；（22）调节He‑Ne可见光激光器、半透半反镜、第一全反镜和第二全反镜的位置，使He‑Ne可见光激光器输出的He‑Ne可见光同时通过第一可调光阑、第二可调光阑、第三可调光阑和第四可调光阑的小孔；（3）光路粗调步骤，包括：（31）将第三可调光阑和第四可调光阑取下，将谐振腔的入射端腔镜和透射端腔镜重新装上，其它各元件的位置保持不变；（32）调节谐振腔的入射端腔镜与透射端腔镜之间的相对平行度，观察接收屏上He‑Ne可见光透过谐振腔后产生的干涉环，直到干涉环的波动频率与扫描压电陶瓷的控制电压的频率一致；所述压电陶瓷紧贴谐振腔的入射端腔镜外侧设置且与入射端腔镜尺寸相同；（4）光路细调步骤，包括：（41）采用可调谐中红外半导体激光器作为激发光源，使可调谐中红外半导体激光器输出的中红外激光依次经过半透半反镜透射、第一全反镜反射和第二全反镜反射后能够照射到谐振腔的入射端腔镜上；（42）关闭He‑Ne可见光激光器，打开可调谐中红外半导体激光器，调节可调谐中红外半导体激光器的位置，用中红外感光板观察可调谐中红外半导体激光器输出的中红外激光的方向，使中红外激光同时通过第一可调光阑和第二可调光阑的小孔；（43）观察示波器上显示的谐振腔的透射峰，继续调节可调谐中红外半导体激光器的位置，使透射峰的强度逐渐增加；（44）当继续调节可调谐中红外半导体激光器的位置不能使透射峰的强度继续增加时，将匹配透镜设置在第一可调光阑与第二可调光阑之间，调节匹配透镜的位置，使透射峰的强度逐渐增加。...

【技术特征摘要】
1.一种用于无源光学谐振腔产生模式激发光路的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）搭建光路准直模型步骤，包括：
（11）采用He-Ne可见光激光器作为准直光源；
（12）在He-Ne可见光激光器与谐振腔之间依次设置半透半反镜、第一全反镜和第二全反镜，使He-Ne可见光激光器输出的He-Ne可见光依次经过半透半反镜反射、第一全反镜反射和第二全反镜反射后能够照射到谐振腔的入射端腔镜上；
（2）光路准直步骤，包括：
（21）在半透半反镜与第一全反镜之间设置第一可调光阑和第二可调光阑，并用第三可调光阑和第四可调光阑分别替换谐振腔的入射端腔镜和透射端腔镜；
（22）调节He-Ne可见光激光器、半透半反镜、第一全反镜和第二全反镜的位置，使He-Ne可见光激光器输出的He-Ne可见光同时通过第一可调光阑、第二可调光阑、第三可调光阑和第四可调光阑的小孔；
（3）光路粗调步骤，包括：
（31）将第三可调光阑和第四可调光阑取下，将谐振腔的入射端腔镜和透射端腔镜重新装上，其它各元件的位置保持不变；
（32）调节谐振腔的入射端腔镜与透射端腔镜之间的相对平行度，观察接收屏上He-Ne可见光透过谐振腔后产生的干涉环，直到干涉环的波动频率与扫描压电陶瓷的控制电压的频率一致；所述压电陶瓷紧贴谐振腔的入射端腔镜外侧设置且与入射端腔镜尺寸相同；
（4）光路细调步骤，包括：
（41）采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志荣，夏滑，董凤忠，吴边，崔小娟，韩荦，李哲，孙鹏帅，庞涛，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34