激光器纳米测尺原理

2005年第7卷第3期

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《中国工程科学》 >> 2005年第7卷第3期

激光器纳米测尺原理

清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京 100084

资助项目：国家自然科学基金资助项目（68978018，59275237，69286001，69778010，59775088，50127501，60178010）收稿日期： 2004-07-01 修回日期： 2004-09-05 发布日期： 2005-03-20

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摘要

以笔者发现的激光频率分裂、模竞争、腔调谐等双折射双频激光物理效应，研制成激光器纳米测尺。激光器自身就是纳米量级位移传感器，利用腔内双折射元件把一个激光频率分裂成2个频率（⊥光模和∥光模）；当一腔镜沿激光器轴线移动并使这两个频率扫过激光增益区时，强烈和中等程度的竞争交替出现，把出光带宽分成3个等宽区间；合激光纵膜间隔为出光带宽的4/3时，在腔镜移动第一个λ/8波长内强竞争使⊥光模抑制掉∥光模，第二个λ/8波长内中度竞争使⊥光模和∥光模可一起振荡，第三个λ/8波长内强竞争使∥光模抑制掉⊥光模，第四个λ/8波长内⊥光模∥不振荡，激光器无光输出；4种状态重复一次，反射镜移动λ/2，计算出状态数，可知腔镜位移。由4个区域光偏振各不相同来判断腔镜位移方向。腔镜经一个机械测杆和被测物接触，实现被测物位移测量。测量范围已达15mm，分辩率79.08mm，线性度5×10^-6，重复性2σ优于0.314μm。该成果是激光技术和精密计量两领域交叉融合取得的自主原创性、有重要意义的突破性进展。

关键词

位移测量 ; HeNe激光器 ; 竞争 ; 频率分裂 ; 腔调谐 ; 纵模 ; 双折射

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参考文献

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