基于光线追迹的单频激光多重回馈效应研究

提出一种基于非准直平凹回馈腔的单频激光多重回馈光线追迹模型,采用该模型阐明了单频激光多重回馈效应的产生机理,分析了多重回馈高分辨率条纹的特性,明确了影响多重回馈条纹形状的主要因素,包括回馈镜的倾角、曲率半径、反射率以及回馈外腔长等,获得了回馈镜在不同倾角时的有效回馈阶次及其耦合系数。光线追迹分析与实验结果表明:当回馈镜倾斜角为1.7′时,多重回馈效应会产生调制幅度均匀、没有大包络的高分辨率回馈条纹,每个条纹的分辨率可达λ/50。

基于非准直外腔的单频激光高阶回馈效应研究

对基于非准直外腔的单频激光高阶回馈现象及产生机理进行了研究,获得了调制幅度不均匀的高分辨率多重高阶回馈条纹,分析了多重高阶回馈条纹的特点及产生机制。提出采用基于光路阻挡的实验方法,在回馈镜反射率大于90%的强回馈中,发现了单重高阶回馈效应,获得了调制幅度均匀、无大包络的高分辨率单重高阶回馈条纹,其分辨率达到λ/10,而且还有进一步提高的潜力。单重高阶回馈条纹不但具有多重高阶回馈时高分辨率的优点,还具有传统弱回馈时调制幅度均匀、类正弦等特性,对进一步研制高精度回馈测量系统具有重要意义。

基于激光回馈效应的纳米计量系统

提出了一种基于激光多重回馈效应的纳米计量系统,系统采用非准直平凹回馈外腔结构,使在回馈外腔中往返多次的回馈光束返回到激光谐振腔中,形成高阶回馈效应,得到了高密度、类正弦和位相正交的双频激光回馈条纹。条纹的密度为传统弱回馈的几×10倍,而且回馈条纹以激光波长为尺子,具有可溯源性,在没有任何电细分的条件下达到了nm级的光学分辨率。特别地,通过采用双折射双频激光器,获得了两偏振正交的激光回馈条纹,而且两正交偏振回馈条纹间还具有位相差,位相差的大小主要由双频激光器的频差、外腔长以及回馈阶次决定。利用两正交偏振回馈条纹间的位相关系,可用于识别物体的运动方向。与激光干涉仪的比对实验表明,系统的线性度优于5.2×10-5,光学分辨率为10.2nm,量程大于500μm。