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半导体激光端点干涉测长法原理探讨

2013-02-12 06:26
安娜PARKER
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  本文阐述利用半导体激光的频率变化和波长变化测量干涉仪光程差的基本原理,探讨一种在长度的两个端点干涉测量长度的新方法,即端点干涉测长法的原理。推导这种方法测量长度的公式,指出这种方法区别于其它干涉测长方法的独特优点,最后讨论测量中的注意事项以及需要深入研究的问题。

  半导体激光的频率或波长随谐振腔的注入电流和温度成函数变化。通过控制注入电流或温度变化,能够方便地改变激光的振荡频率或波长,这是半导体激光器区别于其它激光器所具有的特性。利用这种特性,进行各种新的干涉测量方法的研究,已成为一个活跃的研究领域。在温度恒定的情况下,通过控制注入电流,能够高速度地改变半导体激光的振荡频率和波长。本文以温度恒定为前提,从半导体激光的频率变化和波长变化两个角度出发,探讨一种在长度的两个端点干涉测量长度的新方法,即半导体激光端点干涉测长法。阐术这种方法测量长度的基本原理,推导这种方法测量长度的公式,并指出这种方法区别于其它干涉测长方法的独特优点,最后讨论测量中的注意事项以及需要深入研究的问题。

  1 光程差的测量原理

  以半导体激光器为光源的干涉仪基本光路如图1所示。图中干涉仪两臂的长度分别为R和L,到达光电探测器相干涉的两光束光程差为2n(R-L),这里n为空气折射率。

  改变频率或波长测量光程差的基本原理是,在干涉仪光程差不变的情况下,通过调节半导体激光器的注入电流,使输出激光的频率或波长成线性变化,从而引起两束干涉光的位相差发生变化,再通过测量与频率变化或波长变化相应的位相差的改变量,来求得干涉仪的光程差。

  下面分别从频率变化和波长变化两个角度出发来讨论干涉仪光程差的测量原理。

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