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非接触式激光干涉仪(激光回馈干涉仪)
发布时间:2019-02-18浏览次数:282

    激光回馈(Laser feedback),又叫激光自混合干涉(self-mixing),是指激光器输出的光,一部分被外部物体反射或者散射后,携带有外部物体的信息,再次回到激光谐振腔内,从而调制激光器的输出功率、频率、模式、偏振态等的一种物理现象。激光回馈通常被认为是一个需要避免的问题,因为没有经过控制的激光回馈会引起激光功率的不稳定以及激光频率的漂移,从而给光学系统带来测量误差。因此,研究人员曾经花费大量精力来消除这个问题以保证激光器的输出性能。但是,自King和Steward发现了激光回馈可以用来测量位移、速度的功能后,人们开始意识到经过控制的激光回馈可以非常有用。此后,由于激光回馈系统具有高相位灵敏度、结构紧凑可以自准直的优点,它开始在线宽压缩、混沌控制、随机数获取、稳频和精密位移测量等领域吸引了大量的注意力。事实上,激光回馈也是一种干涉效应,只不过是腔外的光与谐振腔内的光干涉仪,干涉效应在激光腔内发生,而传统的干涉仪则是在腔外通过分振幅、偏振等方法实现干涉。因此,回馈干涉仪同传统干涉仪一样,回馈信号的波动周期为激光波长的一半,可以溯源到光波长。
    目前,激光回馈效应及应用在气体激光器、半导体激光器最近都开展了相当多的研究。最近,基于B类微片激光器(例如Nd:YAG, Nd:YVO4, LiNdP4O12等)的外腔移频回馈得到了广泛的研究。这是因为,B类激光器对微弱的光回馈信号有一个放大因子γc1,其中γc是激光谐振腔光场倒空速率,γ1是反转粒子数的衰减速率。对于典型的固体微片激光器,这个比例可以达到10量级,从而使微片激光器对于微弱的回馈光具有非常高的灵敏度,甚至一个粗糙表面散射的微弱光信号都可以检测到。基于这一特点,研究人员在位移测量、速度测量、振动测量、绝对距离测量、显微成像等领域都开展来的大量的较有特色的研究。
    目前,国外开展激光回馈研究的课题组有日本的K. Otsuka、法国的E. Lacot、意大利的SDonati、G. Giuliani等课题组,国内开展激光回馈研究的有清华大学的张书练教授课题组、南京师范大学的王鸣教授课题组、太原理工大学的王云才课题组等。
    目前,利用回馈原理工作的产品化仪器有清华大学张书练教授课题组研发的、北京镭测科技公司生产的微片激光回馈干涉仪(无靶/非接触干涉仪/测振仪),该仪器可以实现非配合目标的非接触式测量,与传统激光干涉仪相比具有操作方便、不需靶镜的优点。

相关论文:

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风起于青萍之末浪成于微澜之间_漫谈30年科研:激光谐振仪器体系的建立.pdf

 

 

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