專利名稱：一種單/雙頻輸出激光頭及激光輸出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光頭及激光輸出方法，特別是關(guān)于一種單/雙頻輸出激光頭及 激光輸出方法。
背景技術(shù)：
激光器是現(xiàn)代光學(xué)儀器的核心部件，它具有高強(qiáng)度、高度方向性、空間相干性、窄 帶寬和高度單色性等優(yōu)點，其中單頻激光器和雙頻激光器的實際使用價值最高，廣泛應(yīng)用 于激光干涉測量領(lǐng)域?，F(xiàn)代激光干涉儀主要是以邁克爾遜干涉儀為主，并大多數(shù)以穩(wěn)頻氦氖激光器為光 源，配合各種折射鏡、反射鏡等附件，可進(jìn)行位移、速度、角度、直線度、平面度和垂直度等測 量工作。根據(jù)所用激光頭發(fā)出光頻率數(shù)目的不同，激光干涉儀分為單頻激光干涉儀和雙頻 激光干涉儀兩種。前者的代表是美國Renishaw公司生產(chǎn)的型號為XL-80激光系統(tǒng)，它的激 光頭內(nèi)置氦氖激光器采用熱穩(wěn)頻方式，激光頭射出的激光光束具有單一頻率，標(biāo)稱波長為 0.633 μ m，激光長期穩(wěn)頻精度為士0.05ppm。后者的代表是美國Agilent公司生產(chǎn)的型號 為5530校準(zhǔn)系統(tǒng)，它的激光頭內(nèi)置塞曼雙頻激光器，激光頭發(fā)出的雙頻激光頻差范圍位于 1.5至4. OMHz之間，激光長期穩(wěn)頻精度為士0.02ppm。由于塞曼雙頻激光器的頻差有限，導(dǎo) 致雙頻激光干涉儀的測量速度不能超過lm/s。雖然單頻激光干涉儀具有測量速度不受限的 優(yōu)點，但采用熱穩(wěn)頻氦氖激光器的穩(wěn)頻精度較差，影響最終長度或位移的測量精度。另外， 單頻激光干涉儀還有受環(huán)境影響嚴(yán)重的根本弱點。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種既能用作雙頻激光干涉儀的光源，又能 用作單頻激光干涉儀的光源使用的單/雙頻輸出激光頭及激光輸出方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種單/雙頻輸出激光頭，其特征在 于它包括一外殼，所述外殼內(nèi)設(shè)置有一雙頻激光器和一精密平移臺，所述精密平移臺上固 定連接一半波片和一偏振分光棱鏡；所述雙頻激光器作為激光頭的光源，與所述光源的出 光端相對，在所述外殼上設(shè)置第一出光孔，與所述偏振分光棱鏡的中心相對，且與所述第一 出光孔垂直，在所述外殼上設(shè)置第二出光孔。所述精密平移臺為一直線位移工作臺。所述精密平移臺為一絲杠驅(qū)動的直線位移工作臺。所述雙頻激光器采用穩(wěn)頻雙頻激光器。采用上述裝置的激光輸出方法，其包括以下兩種輸出狀態(tài)1)當(dāng)需要輸出雙路單 頻光時，通過調(diào)整精密平移臺，使半波片和偏振分光棱鏡移入雙頻激光器的出光端與第一 出光孔之間的光路上，且光源入射至偏振分光棱鏡的中心位置，使經(jīng)過半波片的雙頻光偏 振方向分別平行和垂直于位于后面的偏振分光棱鏡的入射面，并經(jīng)過偏振分光棱鏡分成兩 束單頻光，平行于入射面的單頻偏振光透射，從第一出光孔輸出，雙頻光中振動面垂直于入射面的單頻偏振光反射，從第二出光孔輸出；2)當(dāng)需要輸出雙頻光時，調(diào)整精密平移臺，使 半波片和偏振分光棱鏡移出雙頻激光器的出光端與第一出光孔之間的光路之外，雙頻正交 線偏振光從第一出光孔輸出。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于采用具有雙頻正 交線偏振光輸出的雙頻激光器，因此通過調(diào)節(jié)固定在精密平移臺上的偏振分光棱鏡位置， 既能有雙頻激光輸出，又能產(chǎn)生一對單頻激光輸出。2、本發(fā)明由于輸出的兩路單頻光出射 方向相互垂直，因此可以滿足多維測量應(yīng)用需求。3、本發(fā)明充分利用穩(wěn)頻雙頻激光器的現(xiàn) 有制造工藝，既能用于需要雙頻激光光源的場合，又能滿足單頻激光光源應(yīng)用需求。本發(fā)明 具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定和使用方便等優(yōu)點，可以廣泛地應(yīng)用在各種激光干涉測量中。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明雙頻光出射時的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、工作原理如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括一外殼1，在外殼1內(nèi)設(shè)置有一雙頻激光器2和一精 密平移臺3，在精密平移臺3上固定連接一半波片4和一偏振分光棱鏡5。雙頻激光器作為 激光頭的光源，與光源的出光端相對，在外殼1上設(shè)置有一出光孔6 ；與出光孔6方向垂直 的外殼1上，相對偏振分光棱鏡5的中心設(shè)置另一出光孔7。上述實施例中，精密平移臺3可以是一已有技術(shù)的絲杠或拉桿驅(qū)動的直線位移工 作臺，操作時，通過設(shè)置在外殼1外面的調(diào)節(jié)鈕，便可以驅(qū)動精密平移臺3朝向或背離出光 孔7方向平移。上述實施例中，雙頻激光器2可以采用已有技術(shù)中的穩(wěn)頻雙頻激光器，或其它雙 頻激光器。上述實施例中，半波片4和偏振分光棱鏡5在光路中的設(shè)置位置，即在精密平移臺 3上的位置按照常規(guī)方法，在此不再贅述。采用本發(fā)明單/雙頻輸出激光頭的激光輸出方法如下1、如圖1所示，當(dāng)需要輸出雙路單頻光時，調(diào)整精密平移臺3，使安裝在精密平移 臺3上的半波片4和偏振分光棱鏡5位于光源與出光孔6之間的光路上，且光源入射至偏 振分光棱鏡5的中心位置。這樣，由雙頻激光器2發(fā)出的雙頻正交線偏振光，經(jīng)過半波片4 使雙頻光的偏振方向分別平行和垂直于位于后面的偏振分光棱鏡5的入射面，經(jīng)過偏振分 光棱鏡5分成兩束單頻光輸出，雙頻光中振動面平行于入射面的單頻偏振光ρ透射，從出光 孔6輸出，雙頻光中振動面垂直于入射面的單頻偏振光s反射，從出光孔7輸出。2、如圖2所示，當(dāng)需要輸出雙頻光時，調(diào)整精密平移臺3，使安裝在精密平移臺3上 的半波片4和偏振分光棱鏡5位于光源與出光孔6之間的光路之外；這樣，由雙頻激光器2 發(fā)出的雙頻正交線偏振光，不用通過半波片4和偏振分光棱鏡5，而直接從出光孔6輸出。上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所 變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種單/雙頻輸出激光頭，其特征在于它包括一外殼，所述外殼內(nèi)設(shè)置有一雙頻激 光器和一精密平移臺，所述精密平移臺上固定連接一半波片和一偏振分光棱鏡；所述雙頻 激光器作為激光頭的光源，與所述光源的出光端相對，在所述外殼上設(shè)置第一出光孔，與所 述偏振分光棱鏡的中心相對，且與所述第一出光孔垂直，在所述外殼上設(shè)置第二出光孔。
2.如權(quán)利要求1所述的一種單/雙頻輸出激光頭，其特征在于所述精密平移臺為一 直線位移工作臺。
3.如權(quán)利要求2所述的一種單/雙頻輸出激光頭，其特征在于所述精密平移臺為一 絲杠驅(qū)動的直線位移工作臺。
4.如權(quán)利要求2所述的一種單/雙頻輸出激光頭，其特征在于所述精密平移臺為一 拉桿驅(qū)動的直線位移工作臺。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種單/雙頻輸出激光頭，其特征在于所述雙 頻激光器采用穩(wěn)頻雙頻激光器。
6.采用如權(quán)利要求1 4任一項所述裝置的激光輸出方法，其包括以下兩種輸出狀態(tài)1)當(dāng)需要輸出雙路單頻光時，通過調(diào)整精密平移臺，使半波片和偏振分光棱鏡移入雙 頻激光器的出光端與第一出光孔之間的光路上，且光源入射至偏振分光棱鏡的中心位置， 使經(jīng)過半波片的雙頻光偏振方向分別平行和垂直于位于后面的偏振分光棱鏡的入射面，并 經(jīng)過偏振分光棱鏡分成兩束單頻光，平行于入射面的單頻偏振光透射，從第一出光孔輸出， 雙頻光中振動面垂直于入射面的單頻偏振光反射，從第二出光孔輸出；2)當(dāng)需要輸出雙頻光時，調(diào)整精密平移臺，使半波片和偏振分光棱鏡移出雙頻激光器 的出光端與第一出光孔之間的光路之外，雙頻正交線偏振光從第一出光孔輸出。
7.如權(quán)利要求6所述的激光輸出方法，其特征在于雙頻光中振動面平行于入射面的 單頻偏振光透射，從第一出光孔輸出，雙頻光中振動面垂直于入射面的單頻偏振光反射，從 第二出光孔輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單/雙頻輸出激光頭及激光輸出方法，其特征在于它包括一外殼，所述外殼內(nèi)設(shè)置有一雙頻激光器和一精密平移臺，所述精密平移臺上固定連接一半波片和一偏振分光棱鏡；所述雙頻激光器作為激光頭的光源，與所述光源的出光端相對，在所述外殼上設(shè)置第一出光孔，與所述偏振分光棱鏡的中心相對，且與所述第一出光孔垂直，在所述外殼上設(shè)置第二出光孔。本發(fā)明充分利用雙頻激光器的現(xiàn)有制造工藝，既能用于需要雙頻激光光源的場合，又能滿足單頻激光光源應(yīng)用需求，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定和使用方便等優(yōu)點，能廣泛地應(yīng)用在激光干涉技術(shù)中。
文檔編號G01B9/02GK102142654SQ201110006419
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者孫利群, 章恩耀, 諶雅琴 申請人:清華大學(xué)