一種單/雙頻輸出雷射頭及雷射輸出方法
2023-10-04 05:04:54 2
專利名稱：一種單/雙頻輸出雷射頭及雷射輸出方法
技術領域：
本發明涉及一種雷射頭及雷射輸出方法，特別是關於一種單/雙頻輸出雷射頭及 雷射輸出方法。
背景技術：
雷射器是現代光學儀器的核心部件，它具有高強度、高度方向性、空間相干性、窄 帶寬和高度單色性等優點，其中單頻雷射器和雙頻雷射器的實際使用價值最高，廣泛應用 於雷射幹涉測量領域。現代雷射幹涉儀主要是以麥可遜幹涉儀為主，並大多數以穩頻氦氖雷射器為光 源，配合各種折射鏡、反射鏡等附件，可進行位移、速度、角度、直線度、平面度和垂直度等測 量工作。根據所用雷射頭髮出光頻率數目的不同，雷射幹涉儀分為單頻雷射幹涉儀和雙頻 雷射幹涉儀兩種。前者的代表是美國Renishaw公司生產的型號為XL-80雷射系統，它的激 光頭內置氦氖雷射器採用熱穩頻方式，雷射頭射出的雷射光束具有單一頻率，標稱波長為 0.633 μ m，雷射長期穩頻精度為士0.05ppm。後者的代表是美國Agilent公司生產的型號 為5530校準系統，它的雷射頭內置塞曼雙頻雷射器，雷射頭髮出的雙頻雷射頻差範圍位於 1.5至4. OMHz之間，雷射長期穩頻精度為士0.02ppm。由於塞曼雙頻雷射器的頻差有限，導 致雙頻雷射幹涉儀的測量速度不能超過lm/s。雖然單頻雷射幹涉儀具有測量速度不受限的 優點，但採用熱穩頻氦氖雷射器的穩頻精度較差，影響最終長度或位移的測量精度。另外， 單頻雷射幹涉儀還有受環境影響嚴重的根本弱點。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種既能用作雙頻雷射幹涉儀的光源，又能 用作單頻雷射幹涉儀的光源使用的單/雙頻輸出雷射頭及雷射輸出方法。為實現上述目的，本發明採取以下技術方案一種單/雙頻輸出雷射頭，其特徵在 於它包括一外殼，所述外殼內設置有一雙頻雷射器和一精密平移臺，所述精密平移臺上固 定連接一半波片和一偏振分光稜鏡；所述雙頻雷射器作為雷射頭的光源，與所述光源的出 光端相對，在所述外殼上設置第一出光孔，與所述偏振分光稜鏡的中心相對，且與所述第一 出光孔垂直，在所述外殼上設置第二出光孔。所述精密平移臺為一直線位移工作檯。所述精密平移臺為一絲槓驅動的直線位移工作檯。所述雙頻雷射器採用穩頻雙頻雷射器。採用上述裝置的雷射輸出方法，其包括以下兩種輸出狀態1)當需要輸出雙路單 頻光時，通過調整精密平移臺，使半波片和偏振分光稜鏡移入雙頻雷射器的出光端與第一 出光孔之間的光路上，且光源入射至偏振分光稜鏡的中心位置，使經過半波片的雙頻光偏 振方向分別平行和垂直於位於後面的偏振分光稜鏡的入射面，並經過偏振分光稜鏡分成兩 束單頻光，平行於入射面的單頻偏振光透射，從第一出光孔輸出，雙頻光中振動面垂直於入射面的單頻偏振光反射，從第二出光孔輸出；2)當需要輸出雙頻光時，調整精密平移臺，使 半波片和偏振分光稜鏡移出雙頻雷射器的出光端與第一出光孔之間的光路之外，雙頻正交 線偏振光從第一出光孔輸出。本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點1、本發明由於採用具有雙頻正 交線偏振光輸出的雙頻雷射器，因此通過調節固定在精密平移臺上的偏振分光稜鏡位置， 既能有雙頻雷射輸出，又能產生一對單頻雷射輸出。2、本發明由於輸出的兩路單頻光出射 方向相互垂直，因此可以滿足多維測量應用需求。3、本發明充分利用穩頻雙頻雷射器的現 有製造工藝，既能用於需要雙頻雷射光源的場合，又能滿足單頻雷射光源應用需求。本發明 具有結構簡單、性能穩定和使用方便等優點，可以廣泛地應用在各種雷射幹涉測量中。
圖1是本發明結構示意2是本發明雙頻光出射時的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明的具體結構、工作原理如圖1、圖2所示，本發明包括一外殼1，在外殼1內設置有一雙頻雷射器2和一精 密平移臺3，在精密平移臺3上固定連接一半波片4和一偏振分光稜鏡5。雙頻雷射器作為 雷射頭的光源，與光源的出光端相對，在外殼1上設置有一出光孔6 ；與出光孔6方向垂直 的外殼1上，相對偏振分光稜鏡5的中心設置另一出光孔7。上述實施例中，精密平移臺3可以是一已有技術的絲槓或拉杆驅動的直線位移工 作臺，操作時，通過設置在外殼1外面的調節鈕，便可以驅動精密平移臺3朝向或背離出光 孔7方向平移。上述實施例中，雙頻雷射器2可以採用已有技術中的穩頻雙頻雷射器，或其它雙 頻雷射器。上述實施例中，半波片4和偏振分光稜鏡5在光路中的設置位置，即在精密平移臺 3上的位置按照常規方法，在此不再贅述。採用本發明單/雙頻輸出雷射頭的雷射輸出方法如下1、如圖1所示，當需要輸出雙路單頻光時，調整精密平移臺3，使安裝在精密平移 臺3上的半波片4和偏振分光稜鏡5位於光源與出光孔6之間的光路上，且光源入射至偏 振分光稜鏡5的中心位置。這樣，由雙頻雷射器2發出的雙頻正交線偏振光，經過半波片4 使雙頻光的偏振方向分別平行和垂直於位於後面的偏振分光稜鏡5的入射面，經過偏振分 光稜鏡5分成兩束單頻光輸出，雙頻光中振動面平行於入射面的單頻偏振光ρ透射，從出光 孔6輸出，雙頻光中振動面垂直於入射面的單頻偏振光s反射，從出光孔7輸出。2、如圖2所示，當需要輸出雙頻光時，調整精密平移臺3，使安裝在精密平移臺3上 的半波片4和偏振分光稜鏡5位於光源與出光孔6之間的光路之外；這樣，由雙頻雷射器2 發出的雙頻正交線偏振光，不用通過半波片4和偏振分光稜鏡5，而直接從出光孔6輸出。上述各實施例僅用於說明本發明，其中各部件的結構、連接方式等都是可以有所 變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發明的保護範圍之外。
權利要求
1.一種單/雙頻輸出雷射頭，其特徵在於它包括一外殼，所述外殼內設置有一雙頻激 光器和一精密平移臺，所述精密平移臺上固定連接一半波片和一偏振分光稜鏡；所述雙頻 雷射器作為雷射頭的光源，與所述光源的出光端相對，在所述外殼上設置第一出光孔，與所 述偏振分光稜鏡的中心相對，且與所述第一出光孔垂直，在所述外殼上設置第二出光孔。
2.如權利要求1所述的一種單/雙頻輸出雷射頭，其特徵在於所述精密平移臺為一 直線位移工作檯。
3.如權利要求2所述的一種單/雙頻輸出雷射頭，其特徵在於所述精密平移臺為一 絲槓驅動的直線位移工作檯。
4.如權利要求2所述的一種單/雙頻輸出雷射頭，其特徵在於所述精密平移臺為一 拉杆驅動的直線位移工作檯。
5.如權利要求1或2或3或4所述的一種單/雙頻輸出雷射頭，其特徵在於所述雙 頻雷射器採用穩頻雙頻雷射器。
6.採用如權利要求1 4任一項所述裝置的雷射輸出方法，其包括以下兩種輸出狀態1)當需要輸出雙路單頻光時，通過調整精密平移臺，使半波片和偏振分光稜鏡移入雙 頻雷射器的出光端與第一出光孔之間的光路上，且光源入射至偏振分光稜鏡的中心位置， 使經過半波片的雙頻光偏振方向分別平行和垂直於位於後面的偏振分光稜鏡的入射面，並 經過偏振分光稜鏡分成兩束單頻光，平行於入射面的單頻偏振光透射，從第一出光孔輸出， 雙頻光中振動面垂直於入射面的單頻偏振光反射，從第二出光孔輸出；2)當需要輸出雙頻光時，調整精密平移臺，使半波片和偏振分光稜鏡移出雙頻雷射器 的出光端與第一出光孔之間的光路之外，雙頻正交線偏振光從第一出光孔輸出。
7.如權利要求6所述的雷射輸出方法，其特徵在於雙頻光中振動面平行於入射面的 單頻偏振光透射，從第一出光孔輸出，雙頻光中振動面垂直於入射面的單頻偏振光反射，從 第二出光孔輸出。
全文摘要
本發明涉及一種單/雙頻輸出雷射頭及雷射輸出方法，其特徵在於它包括一外殼，所述外殼內設置有一雙頻雷射器和一精密平移臺，所述精密平移臺上固定連接一半波片和一偏振分光稜鏡；所述雙頻雷射器作為雷射頭的光源，與所述光源的出光端相對，在所述外殼上設置第一出光孔，與所述偏振分光稜鏡的中心相對，且與所述第一出光孔垂直，在所述外殼上設置第二出光孔。本發明充分利用雙頻雷射器的現有製造工藝，既能用於需要雙頻雷射光源的場合，又能滿足單頻雷射光源應用需求，具有結構簡單、性能穩定和使用方便等優點，能廣泛地應用在雷射幹涉技術中。
文檔編號G01B9/02GK102142654SQ201110006419
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月13日 優先權日2011年1月13日
發明者孫利群, 章恩耀, 諶雅琴 申請人:清華大學