[发明专利]塞曼双频激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光领域，特别涉及一种塞曼双频激光器。

背景技术

双频激光干涉测量系统具有高分辨率、高速度、低噪声的特点，因而被广泛应用于高精密测量领域。双频激光干涉测量系统由双频激光器、双频激光干涉仪和数据处理单元组成，其原理是应用两种不同频率的光束对目标进行位移测量，即：双频激光器向目标发出具有一定频差的正交偏振激光束，双频激光干涉仪将目标的位移信息转化成光的干涉信号，干涉信号经数据处理单元处理后得到目标的位移信息。由双频激光干涉测量原理可知，目标的运动速度有一个上限值，当目标的运动速度大于这一上限值之后，双频激光干涉仪无法获得目标的正确位移信息。而该速度上限值与双频激光器的频差成正比，双频激光器的频差越大，相应双频激光干涉测量系统的速度上限越高。

赛曼双频激光器是利用赛曼效应实现双频激光输出的激光器，其原理是将磁场作用于激光管上，通过光谱在磁场中的分裂得到双频激光束。磁场作用于激光管上的方式通常有两种：横向磁场方式和纵向磁场方式，横向磁场方式的磁场方向垂直于激光的光轴方向，采用横向磁场方式的双频激光束的频差较低，一般为几十KHz到几百KHz，难以提高上述双频激光干涉测量系统的速度上限。纵向磁场方式的磁场方向平行于激光的光轴方向，其频差较高，一般为2MHz左右，具体如图1a所示，纵向磁场由单一材料的简单磁环100提供；请再参照图1b，根据磁特性仿真软件对所述磁环100进行仿真模拟，所述磁环100中心线上的磁感应强度呈现中间高两边低的趋势，由于磁环100内的磁感应强度的分布不均匀，由磁场的塞曼效应获得的双频激光束频率分裂程度小，磁性能未经优化设计，所产生的双频激光束频差较小。

因此，如何提供一种频差较大的塞曼双频激光器是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明提供一种塞曼双频激光器，以克服现有技术中双频激光器频差较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种塞曼双频激光器，包括激光管、分光棱镜、探测器、加热丝、磁环组、比较器以及控制器，其中，所述探测器包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器和第二探测器的两端分别与所述分光棱镜和比较器的一端相连，所述比较器的另一端与所述控制器相连，所述加热丝紧密缠绕于所述激光管管壁上并与所述控制器相连，所述磁环组包括围设在所述激光管上的第一磁环和第二磁环，所述第一磁环和第二磁环的磁能积不同，所述第二磁环对称均匀分布在所述第一磁环的两端。

作为优选，所述塞曼双频激光器还包括隔震橡胶，所述隔震橡胶灌注于所述加热丝与所述磁环组之间。

作为优选，所述激光管为单纵模的氦氖激光管。

作为优选，所述磁环组外圈还设有一屏蔽层。

作为优选，所述磁环组为铝镍钴永磁材料。

作为优选，所述第一磁环由AlNiCo5永磁制成。

作为优选，所述第二磁环由AlNiCo9永磁制成。

作为优选，所述磁环组的内径为22~40mm，外径为45~60mm，长度为160~180mm。

作为优选，所述第一磁环与第二磁环的长度比值为5：1~6：1。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的磁环组包括第一磁环和第二磁环，所述第一磁环和第二磁环的磁能积不同，第二磁环对称均匀分布在所述第一磁环的两端，即，磁环组提供纵向磁场能够均匀完全地覆盖激光管的谐振腔区域，大大提高由塞曼效应产生的光场频率分裂程度，从而提高双频激光器的频差性能。因此，本发明所述的塞曼双频激光器装置，能够在保持所用激光管性能不变的情况下，大幅提高双频激光器的频差指标。此外，所述磁环组还具有机械强度高的特点，既能够提供均匀的磁场分布，又具有保温效果，使磁环组内部激光管工作时的环境温度稳定性更好。

附图说明

图1a为现有磁环的结构示意图；

图1b为现有技术中磁环的磁特性仿真图；

图2为本发明一具体实施方式中塞曼双频激光器的结构示意图；

图3为本发明一具体实施方式中塞曼双频频激光器的局部结构示意图；

图4为本发明一具体实施方式中磁环组的结构示意图；

图5为本发明一具体实施方式中磁环组的磁特性仿真图。

图1a~1b中：100-磁环。