锁定式共焦F-P腔的激光扫频量控制与测定装置、方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于锁定式共焦F

【技术实现步骤摘要】
锁定式共焦F
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P腔的激光扫频量控制与测定装置、方法


[0001]本专利技术属于激光干涉测量
，具体涉及到一种基于锁定式共焦F
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P腔的激光扫频量精确控制与测定装置与方法。

技术介绍

[0002]激光频率扫描干涉绝对测距方法因测量范围大、相对精度高、无测量模糊范围等优点，被广泛应用于绝对距离干涉测量领域。激光频率扫描量的精确测定是激光扫频干涉测距的关键技术之一。激光扫频量测定的传统方法是通过波长计、光谱仪等仪器直接对激光频率进行测量，该方法受限于光频测量仪器的分辨率导致测量精度低，同时无法满足激光频率快速扫描时测量速度的要求。因此，在激光频率扫描时一般需要通过额外的频率参考来测量扫频量，如辅助干涉仪、飞秒光频梳、法布里
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珀罗(Fabry
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Perot,F
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P)腔等。在利用辅助干涉仪的方法中，用于产生稳定光程差的长光纤极易受到环境温度、振动以及光纤色散等因素的影响，导致扫频量的测量精度降低；虽然利用飞秒光频梳的方法能够提供高精度的光频测量，但现有飞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锁定式共焦F
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P腔的激光扫频量精确控制与测定装置，其特征在于：包括参考氦氖激光器(2)、光纤分束器(3)、第一准直器(4)、光隔离器(5)、第一二向色镜(6)、偏振片(7)、倒置的扩束器(8)、低频空间电光相位调制器(9)、分光镜(10)、高频光纤电光相位调制器(11)、第二准直器(12)、偏振分光镜(13)、四分之一波片(14)、共焦F
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P腔(15)、第二二向色镜(17)、第一滤光片(18)、第一凸透镜(19)、第一光电探测器(20)、第二滤光片(21)、第二凸透镜(22)和第二光电探测器(23)；可调谐激光器(1)发出的测量激光先经过光纤分束器(3)分为两束光并分别入射到第一光纤准直器(4)和高频光纤电光相位调制器(11)，一束测量激光经过高频光纤电光相位调制器(11)后再经第二光纤准直器(12)转换为第二空间光并入射到分光镜(10)发生反射，另一束测量激光通过第一光纤准直器(4)转换为第一空间光并入射到第一二向色镜(6)发生透射；参考氦氖激光器(2)发出的参考激光经过光隔离器(5)后入射到第一二向色镜(6)发生反射，被第一二向色镜(6)反射的参考激光和被第一二向色镜(6)透射的测量激光均依次经过偏振片(7)、倒置的扩束器(8)、空间电光相位调制器(9)正弦相位调制后产生等频率间隔边带的光，等频率间隔边带的光入射到分光镜(10)发生透射；被分光镜(10)发生透射的测量激光和参考激光以及分光镜(10)发生反射的测量激光均入射到偏振分光镜(13)发生反射，再透过四分之一波片(14)进入共焦F
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P腔(15)且在共焦F
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P腔(15)内部来回反射，共焦F
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P腔(15)内部来回反射后返回的参考激光逆反依次经四分之一波片(14)透射、偏振分光镜(13)透射后入射到第二二向色镜(17)发生透射和反射，被第二二向色镜(17)反射的光中的参考激光部分经过和参考氦氖激光器(2)发出的原始参考激光相同波段的第二滤光片(21)滤光和第二凸透镜(22)聚光后被第二光电探测器(23)探测接收；被第二二向色镜(17)透射的光中的测量激光部分经过和可调谐激光器(1)发出的原始参考激光相同波段的第一滤光片(18)滤光和第一凸透镜(19)聚光后被第一光电探测器(20)探测接收。2.根据权利要求1所述的一种锁定式共焦F
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P腔的激光扫频量精确控制与测定装置，其特征在于：所述可调谐激光器(1)、参考氦氖激光器(2)发出激光的波段不同，第二滤光片(21)的滤光波段和参考氦氖激光器(2)发出激光的波段相同，第一滤光片(18)的滤光波段和可调谐激光器(1)发出激光的波段相同。3.根据权利要求1所述的一种锁定式共焦F
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P腔的激光扫频量精确控制与测定装置，其特征在于：所述的共焦F
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P腔(15)上设置有用于控制共焦F
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P腔(15)腔长的PZT压电陶瓷(16)。4.根据权利要求3所述的一种锁定式共焦F
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P腔的激光扫频量精确控制与测定装置，其特征在于：装置还包括第一高频放大器(24)、信号源(25)、移相器(26)、混频器(27)、低通滤波器(28)、第二高频放大器(29)、第一低频放大器(30)、第二低频放大器(31)和信号采集处理系统(32)；信号源(25)经第一高频放大器(24)和高频光纤电光相位调制器(11)电连接，信号源(25)经移相器(26)和混频器(27)连接，第一光电探测器(20)连接到混频器(27)，混频器
(27)经低通滤波器(28)和信号采集处理系统(32)连接；信号采集处理系统(32)分别和第一光电探测器(20)、第二光电探测器(23)电连接，信号采集处理系统(32)经第二低频放大器(31)和PZT压电陶瓷(16)电连接，信号采集处理系统(32)经第一低频放大器(30)和可调谐激光器(1)电连接，信号采集处理系统(32)经第二高频放大器(29)和空间电光相位调制器(9)电连接。5.根据权利要求4所述的一种锁定式共焦F
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P腔的激光扫频量精确控制与测定装置，其特征在于：所述的信号采集处理系统(32)包括了AD转换模块、DA转换模块和FPGA，AD转换模块、DA转换模块均和FPGA连接，低通滤波器(28)、第一光电探测器(20)、第二光电探测器(23)均连接到AD转换模块，DA转换模块分别和第二低频放大器(31)、第一低频放大器(30)和第二高频放大器(29)连接。6.一种应用于权利要求1
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5任一所述装置的激光扫频量精确控制与测定方法，其特征在于：1)参考氦氖激光器(2)打开工作、可调谐激光器(1)不打开工作：参考氦氖激光器(2)发出的参考激光被第二光电探测器(23)探测到形成锁腔拍频信号，锁腔拍频信号输入到信号采集处理系统(32)中处理获得锁腔误差信号，根据锁腔误差信号反馈到PZT压电陶瓷(16)调节共焦F
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P腔(15)的腔长，使得锁腔误差信号为零，进而锁定固定共焦F
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P腔(15)的腔长；2)参考氦氖激光器(2)和可调谐激光器(1)均打开工作：可调谐激光器(1)发出的经由第一光纤准直器(4)经由空间电光相位调制器(9)调制后的测量激光被第一光电探测器(20)探测到形成低频拍频信号，低频拍频信号输入到信号采集处理系统(32)中处理获得稳频误差信号，根据稳频误差信号反馈到可调谐激光器(1)调节可调谐激光器(1)发出测量激光的频率，使得稳频误差信号为零，进而锁定固定可调谐激光器(1)发出测量激光的频率；3)参考氦氖激光器(2)和可调谐激光器(1)均打开工作：可调谐激光器(1)发出的经由高频光纤电光相位调制器(11)调制后的测量激光被第一光电探测器(20)探测到形成高频拍频信号，根据高...

【专利技术属性】
技术研发人员：严利平，陈本永，张哲伟，谢建东，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：