一种激光相干长度可调的装置制造方法及图纸

本公开提供一种激光相干长度可调的装置，装置包括：激光器、色散部件和发散角控制部件；所述色散部件设置于所述激光器输出激光的光路上，激光光束在输出之前以第一角度入射到所述色散部件后发生色散，使得出射激光光束的各光谱成分按照顺序依次排列，所述第一角度可变，激光光束的色散随着所述第一角度的变化而相应变化；所述发散角控制部件设置于经所述色散部件色散的出射激光光束的光路上，可对该出射激光光束的发散角的大小进行控制，相较于现有技术，本公开可以通过改变光束经过色散部件的色散和/或光束发散角，实现连续调节输出激光相干长度的目的。光相干长度的目的。光相干长度的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种激光相干长度可调的装置


[0001]本公开涉及激光
，具体涉及一种激光相干长度可调的装置。

技术介绍

[0002]相干性是描述光源物理特性的重要指标，通常情况下，光的相干性理解为：在不同的空间点、不同的时刻的光波场某些特性的相关性。激光光源因其良好的相干性被广泛应用于许多光学及交叉学科领域。而对于一些精密测量技术，高相干光源反而会引入散斑噪声，降低测量精度。在很多应用中具有动态相干长度的光源更占优势，例如：光学相干断层扫描、光学元件高精度面型检测等

[0003]以光学元件高精度面型检测为例，大口径、超高精密、低面形的光学元件在光刻投影物镜、重力波探测用迈克尔逊干涉仪等研究领域里具有极为重要的作用。点衍射干涉仪(Point Diffraction Interferometer，PDI)作为目前面形绝对测量领域中精度最高的设备，是解决超高精度光学元件面形检测的重要设备，同时也是高精度系统集成装调中系统波像差高精度检测的重要设备。
[0004]在利用PDI对物镜系统波像差或反射元件面形误差进行检测时，其使用的光源相干长度要与系统的共轭距或元件的曲率半径相匹配，以短相干光源为宜。若采用某些措施实现激光相干长度的连续调节(至少几个毫米动态调节)，可极大地提高测量精度并方便装调。如：在粗调阶段增大相干长度(如～cm量级)，便于等光程位置的粗略确定；在精调阶段减小相干长度(如～mm量级)，便于更精确地确定等光程位置，减小环境因素以及光源频率稳定性对测量结果的影响，消除相干噪声，提高测量精度。r/>[0005]在干涉测量等应用中，相干长度可调的光源可以降低相干噪声，并极大地方便装调。虽然通过调节激光腔腔长可以在一定程度上改变输出激光的相干长度，但是由于腔长调节范围有限，所以相干长度的调节范围也很小。而通过半导体激光器光反馈法调制相干长度的方法存在稳定性相对较差的问题。可见，在先的调节激光腔腔长法、半导体激光器光反馈法等调节激光相干长度的方法，存在光源稳定性差、效率低等问题。

技术实现思路

[0006]本公开的目的是提供一种激光相干长度可调的装置，以实现激光相干长度的连续调节。
[0007]本公开实施例提供一种激光相干长度可调的装置，包括：
[0008]激光器、色散部件和发散角控制部件；
[0009]所述色散部件设置于所述激光器输出激光的光路上，激光光束在输出之前以第一角度入射到所述色散部件后发生色散，使得出射激光光束的各光谱成分按照顺序依次排列，所述第一角度可变，激光光束的色散随着所述第一角度的变化而相应变化；
[0010]所述发散角控制部件设置于经所述色散部件色散的出射激光光束的光路上，可对该出射激光光束的发散角的大小进行控制。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述色散部件和发散角控制部件均设置在所述激光器的激光腔内。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述色散部件和发散角控制部件均设置在所述激光器的激光腔外。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述色散部件由至少一个棱镜组成。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述发散角控制部件设置为刀口部件。
[0015]本公开与现有技术相比的优点在于：
[0016]本公开提供的激光相干长度可调的装置及方法，装置包括：激光器、色散部件和发散角控制部件；所述色散部件设置于所述激光器输出激光的光路上，激光光束在输出之前以第一角度入射到所述色散部件后发生色散，使得出射激光光束的各光谱成分按照顺序依次排列，所述第一角度可变，激光光束的色散随着所述第一角度的变化而相应变化；所述发散角控制部件设置于经所述色散部件色散的出射激光光束的光路上，可对该出射激光光束的发散角的大小进行控制，相较于现有技术，本公开可以通过改变光束经过色散部件的色散和/或光束发散角，实现连续调节输出激光相干长度的目的。
附图说明
[0017]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本公开的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0018]图1示出了光束在棱镜内传输的示意图；
[0019]图2示出了三种入射情况下的棱镜角色散率随顶角变化的曲线图；
[0020]图3示出了本公开提供的一种具体的激光相干长度可调的装置的示意图；
[0021]图4示出了本公开提供的另一种具体的激光相干长度可调的装置的示意图。
具体实施方式
[0022]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0023]在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0024]在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
[0025]首先对本申请控制激光相干长度的原理进行介绍。
[0026]相干长度是针对光源的时间相干性定义的，它是衡量光源时间相干性能的物理
量，定义为光源光能够实现相干的最大光程差。激光线宽是激光谐振腔内激光材料的增益带宽与谐振腔内所振荡的纵模数目共同作用的结果，而谐振腔所能选择振荡的激光纵模由系统的角色散率和腔内振荡光束的发散角(Δθ)共同决定，满足：
[0027][0028]在光源中心波长一定的情况下，激光相干长度(L
c
)与线宽(Δλ)呈反比关系，L
c
≈λ2/Δλ。
[0029]由上述表达式可以看出，激光相干长度的大小主要取决于激光光束发散角与系统色散两个方面，调整任意一点均可获得相干长度调节。
[0030]相干长度调节原理推导过程如下：
[0031]设激光光束在棱镜中的传输如图1所示，相应角度标注如图1，根据物理光学知识并加以微分推导，可得到一般情况下棱镜的角色散率D
P
：
[0032][0033]其中，dn/dλ表示不同材料的折射率对波长变化的倒数，n为棱镜材料的折射率；α为棱镜的顶角，即折射角；γ为偏向角。
[0034]设腔内光束所允许的发散角为Δθ，则由于色散棱镜的分光作用，腔内激光相干长度为：
[0035][0036]特殊情况下，当棱镜为对称三角棱镜：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光相干长度可调的装置，其特征在于，包括：激光器、色散部件和发散角控制部件；所述色散部件设置于所述激光器输出激光的光路上，激光光束在输出之前以第一角度入射到所述色散部件后发生色散，使得出射激光光束的各光谱成分按照顺序依次排列，所述第一角度可变，激光光束的色散随着所述第一角度的变化而相应变化；所述发散角控制部件设置于经所述色散部件色散的出射激光光束的光路上，可对该出射激光光束的发散角的大小进行控制。2.根据权利要求1所述的激...

【专利技术属性】
技术研发人员：范元媛，彭锦，王倩，亓岩，韩春蕊，颜博霞，周密，韩哲，王延伟，崔惠绒，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：新型
国别省市：