专利名称：一种单/双频输出激光头及激光输出方法
技术领域：
本发明涉及一种激光头及激光输出方法，特别是关于一种单/双频输出激光头及 激光输出方法。
背景技术：
激光器是现代光学仪器的核心部件，它具有高强度、高度方向性、空间相干性、窄 带宽和高度单色性等优点，其中单频激光器和双频激光器的实际使用价值最高，广泛应用 于激光干涉测量领域。现代激光干涉仪主要是以迈克尔逊干涉仪为主，并大多数以稳频氦氖激光器为光 源，配合各种折射镜、反射镜等附件，可进行位移、速度、角度、直线度、平面度和垂直度等测 量工作。根据所用激光头发出光频率数目的不同，激光干涉仪分为单频激光干涉仪和双频 激光干涉仪两种。前者的代表是美国Renishaw公司生产的型号为XL-80激光系统，它的激 光头内置氦氖激光器采用热稳频方式，激光头射出的激光光束具有单一频率，标称波长为 0.633 μ m，激光长期稳频精度为士0.05ppm。后者的代表是美国Agilent公司生产的型号 为5530校准系统，它的激光头内置塞曼双频激光器，激光头发出的双频激光频差范围位于 1.5至4. OMHz之间，激光长期稳频精度为士0.02ppm。由于塞曼双频激光器的频差有限，导 致双频激光干涉仪的测量速度不能超过lm/s。虽然单频激光干涉仪具有测量速度不受限的 优点，但采用热稳频氦氖激光器的稳频精度较差，影响最终长度或位移的测量精度。另外， 单频激光干涉仪还有受环境影响严重的根本弱点。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种既能用作双频激光干涉仪的光源，又能 用作单频激光干涉仪的光源使用的单/双频输出激光头及激光输出方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种单/双频输出激光头，其特征在 于它包括一外壳，所述外壳内设置有一双频激光器和一精密平移台，所述精密平移台上固 定连接一半波片和一偏振分光棱镜；所述双频激光器作为激光头的光源，与所述光源的出 光端相对，在所述外壳上设置第一出光孔，与所述偏振分光棱镜的中心相对，且与所述第一 出光孔垂直，在所述外壳上设置第二出光孔。所述精密平移台为一直线位移工作台。所述精密平移台为一丝杠驱动的直线位移工作台。所述双频激光器采用稳频双频激光器。采用上述装置的激光输出方法，其包括以下两种输出状态1)当需要输出双路单 频光时，通过调整精密平移台，使半波片和偏振分光棱镜移入双频激光器的出光端与第一 出光孔之间的光路上，且光源入射至偏振分光棱镜的中心位置，使经过半波片的双频光偏 振方向分别平行和垂直于位于后面的偏振分光棱镜的入射面，并经过偏振分光棱镜分成两 束单频光，平行于入射面的单频偏振光透射，从第一出光孔输出，双频光中振动面垂直于入射面的单频偏振光反射，从第二出光孔输出；2)当需要输出双频光时，调整精密平移台，使 半波片和偏振分光棱镜移出双频激光器的出光端与第一出光孔之间的光路之外，双频正交 线偏振光从第一出光孔输出。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于采用具有双频正 交线偏振光输出的双频激光器，因此通过调节固定在精密平移台上的偏振分光棱镜位置， 既能有双频激光输出，又能产生一对单频激光输出。2、本发明由于输出的两路单频光出射 方向相互垂直，因此可以满足多维测量应用需求。3、本发明充分利用稳频双频激光器的现 有制造工艺，既能用于需要双频激光光源的场合，又能满足单频激光光源应用需求。本发明 具有结构简单、性能稳定和使用方便等优点，可以广泛地应用在各种激光干涉测量中。
图1是本发明结构示意2是本发明双频光出射时的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体结构、工作原理如图1、图2所示，本发明包括一外壳1，在外壳1内设置有一双频激光器2和一精 密平移台3，在精密平移台3上固定连接一半波片4和一偏振分光棱镜5。双频激光器作为 激光头的光源，与光源的出光端相对，在外壳1上设置有一出光孔6 ；与出光孔6方向垂直 的外壳1上，相对偏振分光棱镜5的中心设置另一出光孔7。上述实施例中，精密平移台3可以是一已有技术的丝杠或拉杆驱动的直线位移工 作台，操作时，通过设置在外壳1外面的调节钮，便可以驱动精密平移台3朝向或背离出光 孔7方向平移。上述实施例中，双频激光器2可以采用已有技术中的稳频双频激光器，或其它双 频激光器。上述实施例中，半波片4和偏振分光棱镜5在光路中的设置位置，即在精密平移台 3上的位置按照常规方法，在此不再赘述。采用本发明单/双频输出激光头的激光输出方法如下1、如图1所示，当需要输出双路单频光时，调整精密平移台3，使安装在精密平移 台3上的半波片4和偏振分光棱镜5位于光源与出光孔6之间的光路上，且光源入射至偏 振分光棱镜5的中心位置。这样，由双频激光器2发出的双频正交线偏振光，经过半波片4 使双频光的偏振方向分别平行和垂直于位于后面的偏振分光棱镜5的入射面，经过偏振分 光棱镜5分成两束单频光输出，双频光中振动面平行于入射面的单频偏振光ρ透射，从出光 孔6输出，双频光中振动面垂直于入射面的单频偏振光s反射，从出光孔7输出。2、如图2所示，当需要输出双频光时，调整精密平移台3，使安装在精密平移台3上 的半波片4和偏振分光棱镜5位于光源与出光孔6之间的光路之外；这样，由双频激光器2 发出的双频正交线偏振光，不用通过半波片4和偏振分光棱镜5，而直接从出光孔6输出。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所 变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种单/双频输出激光头，其特征在于它包括一外壳，所述外壳内设置有一双频激 光器和一精密平移台，所述精密平移台上固定连接一半波片和一偏振分光棱镜；所述双频 激光器作为激光头的光源，与所述光源的出光端相对，在所述外壳上设置第一出光孔，与所 述偏振分光棱镜的中心相对，且与所述第一出光孔垂直，在所述外壳上设置第二出光孔。
2.如权利要求1所述的一种单/双频输出激光头，其特征在于所述精密平移台为一 直线位移工作台。
3.如权利要求2所述的一种单/双频输出激光头，其特征在于所述精密平移台为一 丝杠驱动的直线位移工作台。
4.如权利要求2所述的一种单/双频输出激光头，其特征在于所述精密平移台为一 拉杆驱动的直线位移工作台。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种单/双频输出激光头，其特征在于所述双 频激光器采用稳频双频激光器。
6.采用如权利要求1 4任一项所述装置的激光输出方法，其包括以下两种输出状态1)当需要输出双路单频光时，通过调整精密平移台，使半波片和偏振分光棱镜移入双 频激光器的出光端与第一出光孔之间的光路上，且光源入射至偏振分光棱镜的中心位置， 使经过半波片的双频光偏振方向分别平行和垂直于位于后面的偏振分光棱镜的入射面，并 经过偏振分光棱镜分成两束单频光，平行于入射面的单频偏振光透射，从第一出光孔输出， 双频光中振动面垂直于入射面的单频偏振光反射，从第二出光孔输出；2)当需要输出双频光时，调整精密平移台，使半波片和偏振分光棱镜移出双频激光器 的出光端与第一出光孔之间的光路之外，双频正交线偏振光从第一出光孔输出。
7.如权利要求6所述的激光输出方法，其特征在于双频光中振动面平行于入射面的 单频偏振光透射，从第一出光孔输出，双频光中振动面垂直于入射面的单频偏振光反射，从 第二出光孔输出。
全文摘要
本发明涉及一种单/双频输出激光头及激光输出方法，其特征在于它包括一外壳，所述外壳内设置有一双频激光器和一精密平移台，所述精密平移台上固定连接一半波片和一偏振分光棱镜；所述双频激光器作为激光头的光源，与所述光源的出光端相对，在所述外壳上设置第一出光孔，与所述偏振分光棱镜的中心相对，且与所述第一出光孔垂直，在所述外壳上设置第二出光孔。本发明充分利用双频激光器的现有制造工艺，既能用于需要双频激光光源的场合，又能满足单频激光光源应用需求，具有结构简单、性能稳定和使用方便等优点，能广泛地应用在激光干涉技术中。
文档编号G01B9/02GK102142654SQ201110006419
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者孙利群, 章恩耀, 谌雅琴 申请人:清华大学