专利名称：一种具有激光谐振腔的光程四倍增测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有激光谐振腔的光程四倍增测量装置，属于光学测量技术 领域。
背景技术：
在通常的光学测量过程中，往往需要通过增加光程差的方法来达到提高测量精度 的目的。以迈克尔逊干涉仪应用于光学测量过程为例，可以设法将待测的物理量转化 为迈克尔逊干涉仪中动镜的位移A而此位移量^使干涉仪中由分束镜分开的两束光
产生2d的光程差，进一步依据光程差所引起的干涉条纹的偏移可以求出待测物理量的 值。由于最终的待测量由干涉条纹解调得到，如果同样大小的动镜位移d能够使干涉 仪中两束光产生更大的光程差，则干涉条纹的偏移量将增大，干涉仪的测量精度可以 进一步提高。
原有的测量装置中，采用光束多次反射的方法，通过移动反射镜可以达到大幅度 增加光程的目的，但是经过多次反射后光束角度难以控制，并且总光程不易精确计算， 同时该装置也不适合应用于类似迈克尔逊干涉仪光路结构的光学测量过程中。由于从 移动反射镜反射回来的光束与光束入射时的角度不能实现一致(因为，在保证光束强 度尽可能不衰减的条件下无法做到由移动反射镜垂直反射)，所以相同的动镜位移难以 产生较大的光程，所以在实际应用中不能够带来极大方便。 发明内容
要解决的技术问题
为了克服现有技术光程较小，影响测量精度的困难，本实用新型提出一种具有激 光谐振腔的光程四倍增测量装置，通过倍增光程以达到提高光学测量精度的目的。 技术方案
本实用新型提出的一种具有激光谐振腔的光程四倍增测量装置，技术特征在于包括外腔式激光器、非偏振分光镜、偏振分光器件、旋光器件、全反射腔镜和与被测物 联动的全反射腔镜；在外腔式激光器和与被测物联动的全反射腔镜之间的光路中依次 设置非偏振分光镜、偏振分光器件和旋光器件，与被测物联动的全反射腔镜垂直于入 射偏振光方向放置，全反射腔镜于偏振分光器件的反射光路中垂直设置；所述激光器 发出的入射光为一单色平面偏振光。调整偏振分光器件与入射平面偏振光的光路方向 的置位角度，使入射平面偏振光完全透射，并使反射的偏振方向与入射平面偏振光正 交的.平面偏振光完全反射；调整旋光器件使穿过该器件并沿原路返回再次穿过该偏振 器件的偏振光偏振方向沿某一方向旋转90。角；外腔式激光器一端的全反射镜与全反射 腔镜以及与被测物联动的全反射腔镜组成激光器的谐振腔。
当激光器发出的入射单色平面偏振光入射到偏振分光器件后，可以完全穿过该偏 振分光器件并到达旋光器件，之后垂直照射与被测物体联动的全反射腔镜并被反射再 次回到旋光器件；透过旋光器件后转化为与初始入射平面偏振光偏振方向正交的平面 偏振光，然后再次到达偏振分光器件并被全部反射后，垂直照射反射镜并被反射再次 回到偏振分光器件；经偏振分光器件全部反射后再次穿过旋光器件，再次经与被测物 体联动的全反射腔镜垂直反射后穿过该旋光器件，转化为与初始入射单色平面偏振光 偏振方向一致的平面偏振光，穿过偏振分光器后件沿入射光方向原路返回。
所述的偏振分光器件为一能够使入射激光束不同偏振方向的光束透射或者反射的 光学器件，为偏振分光棱镜、介质膜偏振分光镜或偏振衍射分光光栅。
所述的旋光器件为一能够改变偏振光偏振方向的光学器件，为法拉第旋光器或与 入射平面偏振光波长相匹配的四分之一波片。
所述的全反射腔镜为可以将入射平面偏振光完全反射的反射镜，作为激光谐振腔 的腔镜。
所述的与被测物体联动的全反射腔镜为可以将入射平面偏振光完全反射的反射 镜，作为激光谐振腔的腔镜。本实用新型的有益效果是当调节使全反射腔镜沿垂直于入射光方向移动位移d 时，由外腔式激光器一端的全反射镜、全反射腔镜以及全反射腔镜所组成的谐振腔的 实际腔长改变2J。调节全反射腔镜的位移移动d时，谐振腔的实际腔长可以改变d。因 此本实施例可以使激光器的谐振腔腔长调节方式灵活，精度更加灵敏，达到有效控制 激光器腔内的光束损耗以及震荡模式的作用。
图1是本实用新型具有激光谐振腔的光程四倍增测量装置的结构示意图。
图中，1-非偏振分光镜、2-外腔式激光器、3-入射单色平面偏振光、4-全反射腔 镜、5-四分之一波片、6-与被测物体联动的全反射腔镜、7-出射单色平面偏振光、8-偏振分光棱镜。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例请参阅图l，本实施例包括外腔式激光器2、非偏振分光镜l、偏振分光 器件、旋光器件、全反射腔镜4和与被测物联动的全反射腔镜6;所述的偏振分光器 件采用偏振分光棱镜4，旋光器件采用四分之一波片5;在外腔式激光器2和与被测物
联动的全反射腔镜6的光路中，依次设置非偏振分光镜1、偏振分光棱镜8和四分之 一波片5，全反射腔镜6垂直于入射偏振光方向放置；调整偏振分光棱镜8的置位角 度使入射平面偏振光3完全透射并使偏振方向与之正交的平面偏振光完全反射；四分 之一波片5的光轴方向与入射单色平面偏振光的偏振方向呈45。角并且与其波长匹配。 入射单色平面偏振光3经过四分之一波片5后变成圆偏振光，并垂直入射到全反 射腔镜6。由于外腔式激光器2出射端为布儒斯特窗，经过该窗发出单一波长的平面 偏振光，其一端的全反射镜与全反射腔镜6以及全反射腔镜4组成激光器的谐振腔。 全反射腔镜6以及全反射腔镜4在垂直于入射光束方向上位置的改变影响谐振腔腔长，
5具有提供光学正反馈以及控制震荡光束的作用。
本实施例一的工作过程为外腔式激光器2出射端的布儒斯特窗发出单色平面偏振 光3，该入射单色平面偏振光3经过非偏振分光镜1入射到偏振分光棱镜8后，完全 穿过该偏振分光棱镜并到达光轴与其偏振方向呈45。角放置的四分之一波片5，成为圆 偏振光。该圆偏振光垂直照射全反射腔镜6并被反射后回到四分之一波片，穿过四分 之一波片后的偏振光成为与初始入射单色平面偏振光3偏振方向正交的平面偏振光； 该平面偏振光再次到达偏振分光棱镜8并被全部反射，垂直照射全反射腔镜4后被反 射再次回到偏振分光棱镜8;经偏振分光棱镜8全部反射后穿过四分之一波片5，经全 反射腔镜6垂直反射并再次穿过四分之一波片后，成为与初始入射单色平面偏振光3 偏振方向一致的平面偏振光；该平面偏振光穿过偏振分光棱镜8到达非偏振分光镜1， 部分光束透过该非偏振分光镜1，其余部分作为出射单色平面偏振光7出射。其中， 外腔式激光器2 —端的全反射镜、全反射腔镜6以及全反射腔镜4整体组成激光器的 谐振腔。全反射腔镜6在垂直于入射光束方向上位置可以改变，以调整谐振腔腔长， 达到控制激光器腔内的光束损耗以及震荡模式的作用。
本实施例在光学测量过程中，当调节全反射腔镜6沿垂直于入射光方向移动位移 d时，由外腔式激光器2—端的全反射镜、全反射腔镜6以及全反射腔镜4所组成的 谐振腔的实际腔长改变2d。调节全反射腔镜4的位移移动d时，谐振腔的实际腔长可 以改变&因此本实施例可以使激光器的谐振腔腔长调节方式灵活，精度更加灵敏， 达到有效控制激光器腔内的光束损耗以及震荡模式的作用。同时，如果将待测的物理 量与全反射腔镜6关联，则待测的物理量使第一全反射腔镜6产生位移A进一步可 以使光学谐振腔的腔长发生2c/的变化，通过探测输出光的特性可以达到灵敏监测待测 量的目的。
权利要求1.一种具有激光谐振腔的光程四倍增测量装置，其特征在于包括外腔式激光器(2)、非偏振分光镜(1)、偏振分光器件、旋光器件、全反射腔镜(4)和与被测物联动的全反射腔镜(6)；在外腔式激光器(2)和与被测物联动的全反射腔镜(6)之间的光路中依次设置非偏振分光镜(1)、偏振分光器件和旋光器件，与被测物联动的全反射腔镜(6)垂直于入射偏振光方向放置，全反射腔镜(4)于偏振分光器件的反射光路中垂直设置；调整偏振分光器件与入射平面偏振光的光路方向的置位角度，使入射平面偏振光完全透射，并使反射的偏振方向与入射平面偏振光正交的平面偏振光完全反射；所述激光器(1)发出的入射光为一单色平面偏振光；调整旋光器件使穿过该器件并沿原路返回再次穿过该偏振器件的偏振光偏振方向沿某一方向旋转90°角；外腔式激光器(2)一端的全反射镜与全反射腔镜(4)以及与被测物联动的全反射腔镜(6)组成激光器的谐振腔。
2. 根据权利要求1所述的具有激光谐振腔的光程四倍增测量装置，其特征在于所述的偏振分光器件为偏振分光棱镜、介质膜偏振分光镜或偏振衍射分光光栅。
3. 根据权利要求1所述的具有激光谐振腔的光程四倍增测量装置，其特征在于所述的旋光器件为法拉第旋光器或与入射平面偏振光波长相匹配的四分之一波片。
4. 根据权利要求1所述的具有激光谐振腔的光程四倍增测量装置，其特征在于所述的全反射腔镜为将入射平面偏振光完全反射的反射镜，作为激光谐振腔的腔镜。
5..根据权利要求1所述的具有激光谐振腔的光程四倍增测量装置，其特征在于所述的与被测物体联动的全反射腔镜为将入射平面偏振光完全反射的反射镜，作为激光谐振腔的腔镜。
专利摘要本实用新型涉及一种具有激光谐振腔的光程四倍增测量装置，技术特征在于在外腔式激光器和与被测物联动的全反射腔镜之间的光路中依次设置非偏振分光镜、偏振分光器件和旋光器件，与被测物联动的全反射腔镜垂直于入射偏振光方向放置，全反射腔镜于偏振分光器件的反射光路中垂直设置；所述激光器2发出的入射光为一单色平面偏振光。有益效果是调节全反射腔镜的位移移动d时，谐振腔的实际腔长可以改变d。因此本实施例可以使激光器的谐振腔腔长调节方式灵活，精度更加灵敏，达到有效控制激光器腔内的光束损耗以及震荡模式的作用。
文档编号G02B27/28GK201408015SQ20092003197
公开日2010年2月17日 申请日期2009年2月23日 优先权日2009年2月23日
发明者赵建林, 邸江磊 申请人:西北工业大学