线性调频半导体激光衍射光栅干涉仪.pdfVIP

2lc』一22} 1998年8月 宇航计测技术 第 18卷 第4期 线性调频半导体激光衍射光栅干涉仪 刘 君 郭彦珍 俞应华 邱宗明 一 - — — — — — 一 T97 文 摘 升绍一种以线性弼频半导体激光为光源的衍射光栅干涉仪 激光与光栅上衍 射的±1级衍射波会台．由于有光程差而发生光拍频，测量拍频信号的相位移则可测得光栅的 位移。设计了一种克暖激光波长漂移和空气折射率变化影响的对称差动光路．使这种方法遮 干涉仪的光路示于图1，LD发射的780)1111波长线偏振光垂直入射到每毫米250线的衍射 光栅(全息法制造)，用光栏选取 ±1级衍射波，并使其干涉。LI和 分别为 ±1级衍射波的光 程．程差为△L。在LD注入的直流电漉JDc上叠加三角波电漉时，在三角波上升及下降时间内， r ‘一 l 吾 1 ． } 一 r 一 圈 I 光栅千涉倪厦疆圈 田2 叠台处两柬光的数宰 收瞢 ：1997．O2．03 回 ：1997-l2-0I ·西安 理工大学 ，讲 ，女 ．7l0048 — 24 — 激光的频率随线性变化的电流而线性变化，实现了频率调制ll(也伴有幅度调制)，一般调制效 率为(2—4)GHz／mA。在两束光的会合处，两束光的频率由图2表示。 图中，mo为未调制时的光频率，△ 为调频幅值。当三角波半周期为 时．调制率为 ．】lf= △m／。r是两束光达到会合处的时间差，r=AL／c(c为光速)。在线性范围内，两者有固定额 差 ∞ =MAL／c Mr (I) 会合处，两束光的电矢量为 El：Eoc0s[(∞0+MLt／c)t+2rrx／dJ1 ，、 2： oc0s[(山0+．】lfL2／c)t一2rrx／d]J 式中：d=4 m，为光栅常数； 为光栅的位移。fan。被光电检测器检测到的拍频光强信号为 ，=1o+IoeOS( f+4nx／d) (3) 以调制三角波为基准，测量信号 ，中交流成分的相位变化为 △∞ =4 ‘x／d 从而可求出位移量 x。 2 对称差动拍频光路 LD易受温度的影响，产生波长的漂移。此外。这种干涉仪要求两干涉臂有一定的光程差才 能形成拍额。当空气折射率随空气的温度、气压 、湿度及c02含量等变化时，会形成光程差的变 化，从而形成测量位移的误差，使这种方法难于付诸实用。为此，我们设计了如图3所示的对称 圈3 对称差动光路 圈4 除法处理苗后的光拍颤信号 差动光路，这是一个偏振干涉光路。调节LD的方位使线偏振光振动方向与图面为45~，±1级衍 射光分别被偏振分光镜PBSI和PBs2分为振动方向正交的两线偏振光。检偏器PI后面的光 电 检测器D．检测到～级 ±1级衍射光的拍额信号，一1级光程大于+t级光程。检偏器P2后面的 光电检测器D2检测到另一组 ±1级衍射光的拍额信号，+1级衍射光的光程大于一l级