[发明专利]基于激光自混合干涉的空气折射率检测装置及方法

说明书

基于激光自混合干涉的空气折射率检测装置及方法，包括电性连接的调制模块和半导体激光器；所述半导体激光器内置有光电二极管、激光二极管；所述调制模块的一个输出端连接至激光二极管的输入端，所述调制模块的另一个输出端连接至锁相放大器的输入端，所述激光二极管的输出端通过光信号连接至光电二极管的输入端，所述光电二极管的输出端连接至锁相放大器的输入端，所述锁相放大器的输出端连接频率计，所述半导体激光器的一侧安装有气体池，所述气体池的一侧安装有反射器件；本发明利用激光器内置光电二极管检测激光自混合干涉信号，半导体激光器既是光源又是探测器，具有无需外置探测器，降低测量成本等优点。

技术领域

本发明属于激光精密测量技术领域，特别涉及基于激光自混合干涉的空气折射率检测装置及方法。

背景技术

随着生产力的发展，制造加工领域的元器件加工精度检测愈加重要。高精度检测环境中，空气折射率的波动与不均匀分布是制约测量精度的重要因素之一。激光干涉是空气折射率的常见测量方法，其测量系统的基本结构包括测量和参考两个光学通道。在测量通道中加入气体池，当光波相遇形成干涉条纹，通过真空处理改变气体池内的有效折射率，从而引起光程变化改变干涉条纹，分析干涉条纹的变化得到空气折射率引起的光程改变量，结合激光波长、空气折射率与光程的关系，进一步得到空气折射率；

如CN201310004167公开了一种激光干涉空气折射率测量方法及装置，其在测量时，通过参考角锥棱镜的反射来制造参考通道，通过直线位移工作台带动参考角锥棱镜位移，来产生参考信号，如此测量通道和参考通道是分开的，双通道测量系统的结构复杂，体积庞大，光学元件数目过多容易引起能量损失，光强漂移，信号的提取和处理相对困难。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了基于激光自混合干涉的空气折射率检测方法及装置，具体技术方案如下：

基于激光自混合干涉的空气折射率检测装置，包括电性连接的调制模块和半导体激光器；所述半导体激光器内置有光电二极管、激光二极管；所述调制模块的一个输出端连接至激光二极管的输入端，所述调制模块用以产生三角波调制信号对激光二极管的注入电流进行调制；所述调制模块的另一个输出端连接至锁相放大器的输入端，所述调制模块用以将三角波输出至锁相放大器作为参考信号；所述激光二极管的输出端通过光信号连接至光电二极管的输入端，所述光电二极管用以检测激光二极管的输出功率；

所述光电二极管的输出端连接至锁相放大器的输入端，所述锁相放大器用以解调出激光自混合干涉信号；所述锁相放大器的输出端连接频率计，所述频率计用以展示激光自混合干涉信号的频率数值；所述半导体激光器的一侧安装有气体池，所述激光二极管的收发端均对准气体池，所述气体池的一侧安装有反射器件。

进一步的，所述反射器件为压电陶瓷晶体，所述压电陶瓷晶体的输入端与控制模块的输入端相连。

进一步的，所述气泵的输出端与所述气体池的输入端相连。

进一步的，所述气体池的轴线与所述激光二极管发出、接收的激光共轴。

基于激光自混合干涉的空气折射率检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

S1、调制模块产生连续三角波调制信号，连续三角波调制信号输出至激光二极管和锁相放大器；

S2、激光二极管的注入电流被来自调制模块的连续三角波调制信号调制，然后激光二极管发射出调制后的激光；

S3、调制后的激光穿过气体池，然后照射在压电陶瓷晶体的表面；

S4、被压电陶瓷晶体反射的激光再次穿过气体池，然后再返回至激光二极管，发生激光自混合干涉；

S5、光电二极管检测到激光二极管输出的光信号，获取激光自混合干涉信号；光电二极管将激光自混合干涉信号转变为电信号；