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非接觸式激光干涉儀(激光回饋干涉儀)
發布時間:2019-02-18瀏覽次數:447

    激光回饋(Laser feedback),又叫激光自混合干涉(self-mixing),是指激光器輸出的光,一部分被外部物體反射或者散射后,攜帶有外部物體的信息,再次回到激光諧振腔內,從而調制激光器的輸出功率、頻率、模式、偏振態等的一種物理現象。激光回饋通常被認為是一個需要避免的問題,因為沒有經過控制的激光回饋會引起激光功率的不穩定以及激光頻率的漂移,從而給光學系統帶來測量誤差。因此,研究人員曾經花費大量精力來消除這個問題以保證激光器的輸出性能。但是,自King和Steward發現了激光回饋可以用來測量位移、速度的功能后,人們開始意識到經過控制的激光回饋可以非常有用。此后,由于激光回饋系統具有高相位靈敏度、結構緊湊可以自準直的優點,它開始在線寬壓縮、混沌控制、隨機數獲取、穩頻和精密位移測量等領域吸引了大量的注意力。事實上,激光回饋也是一種干涉效應,只不過是腔外的光與諧振腔內的光干涉儀,干涉效應在激光腔內發生,而傳統的干涉儀則是在腔外通過分振幅、偏振等方法實現干涉。因此,回饋干涉儀同傳統干涉儀一樣,回饋信號的波動周期為激光波長的一半,可以溯源到光波長。
    目前,激光回饋效應及應用在氣體激光器、半導體激光器最近都開展了相當多的研究。最近,基于B類微片激光器(例如Nd:YAG, Nd:YVO4, LiNdP4O12等)的外腔移頻回饋得到了廣泛的研究。這是因為,B類激光器對微弱的光回饋信號有一個放大因子γc1,其中γc是激光諧振腔光場倒空速率,γ1是反轉粒子數的衰減速率。對于典型的固體微片激光器,這個比例可以達到10量級,從而使微片激光器對于微弱的回饋光具有非常高的靈敏度,甚至一個粗糙表面散射的微弱光信號都可以檢測到?;谶@一特點,研究人員在位移測量、速度測量、振動測量、絕對距離測量、顯微成像等領域都開展來的大量的較有特色的研究。
    目前,國外開展激光回饋研究的課題組有日本的K. Otsuka、法國的E. Lacot、意大利的SDonati、G. Giuliani等課題組,國內開展激光回饋研究的有清華大學的張書練教授課題組、南京師范大學的王鳴教授課題組、太原理工大學的王云才課題組等。
    目前,利用回饋原理工作的產品化儀器有清華大學張書練教授課題組研發的、北京鐳測科技公司生產的微片激光回饋干涉儀(無靶/非接觸干涉儀/測振儀),該儀器可以實現非配合目標的非接觸式測量,與傳統激光干涉儀相比具有操作方便、不需靶鏡的優點。

相關論文:

第三代激光干涉儀_固體微片激光自混合測量技術的突破.pdf

風起于青萍之末浪成于微瀾之間_漫談30年科研:激光諧振儀器體系的建立.pdf

 

 

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