一种控制激光相干长度的装置和方法

本公开涉及激光，具体涉及一种控制激光相干长度的装置和方法。

背景技术：

1、相干性是描述光源物理特性的重要指标，通常情况下，光的相干性理解为：在不同的空间点、不同的时刻的光波场某些特性的相关性。激光光源因其良好的相干性被广泛应用于许多光学及交叉学科领域。而对于一些精密测量技术，高相干光源反而会引入散斑噪声，降低测量精度。在很多应用中具有动态相干长度的光源更占优势，例如：光学相干断层扫描、光学元件高精度面型检测等技术领域。

2、以光学元件高精度面型检测为例，大口径、超高精密、低面形的光学元件在光刻投影物镜、重力波探测用迈克尔逊干涉仪等研究领域里具有极为重要的作用。点衍射干涉仪(point diffraction interferometer，pdi)作为目前面形绝对测量领域中精度最高的设备，是解决超高精度光学元件面形检测的重要设备，同时也是高精度系统集成装调中系统波像差高精度检测的重要设备。

3、在利用pdi对物镜系统波像差或反射元件面形误差进行检测时，其使用的光源相干长度要与系统的共轭距或元件的曲率半径相匹配，以短相干光源为宜。若采用某些措施实现激光相干长度的连续调节(至少几个毫米动态调节)，可极大地提高测量精度并方便装调。如：在粗调阶段增大相干长度(如～cm量级)，便于等光程位置的粗略确定；在精调阶段减小相干长度(如～mm量级)，便于更精确地确定等光程位置，减小环境因素以及光源频率稳定性对测量结果的影响，消除相干噪声，提高测量精度。

4、在干涉测量等应用中，相干长度可调的光源可以降低相干噪声，并极大地方便装调。虽然通过调节激光腔腔长可以在一定程度上改变输出激光的相干长度，但是由于腔长调节范围有限，所以相干长度的调节范围也很小。而通过半导体激光器光反馈法调制相干长度的方法存在稳定性相对较差的问题。可见，在先的调节激光腔腔长法、半导体激光器光反馈法等调节激光相干长度的方法，存在光源稳定性差、效率低等问题。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种控制激光相干长度的装置和方法，以实现激光相干长度的连续调节。

2、本公开实施例提供一种控制激光相干长度的装置，包括：

3、激光器、色散部件和发散角控制部件；

4、所述色散部件设置于所述激光器输出激光的光路上，激光光束在输出之前以第一角度入射到所述色散部件后发生色散，使得出射激光光束的各光谱成分按照顺序依次排列，所述第一角度可变，激光光束的色散随着所述第一角度的变化而相应变化；

5、所述发散角控制部件设置于经所述色散部件色散的出射激光光束的光路上，可对该出射激光光束的发散角的大小进行控制。

6、在一种可能的实现方式中，所述色散部件和发散角控制部件均设置在所述激光器的激光腔内。

7、在一种可能的实现方式中，所述色散部件和发散角控制部件均设置在所述激光器的激光腔外。

8、在一种可能的实现方式中，所述色散部件由至少一个棱镜组成。

9、在一种可能的实现方式中，所述发散角控制部件设置为刀口部件。

10、本公开实施例还提供一种控制激光相干长度的方法，应用于上述控制激光相干长度的装置，所述方法包括：

11、将色散部件固定，改变激光光束入射所述色散部件的第一角度，以改变所述色散部件对激光光束的色散，由此来控制激光器输出激光的相干长度；和/或，

12、当激光光束入射所述色散部件的第一角度固定后，改变发散角控制部件的位置以改变出射激光光束的发散角的大小，由此来控制激光器输出激光的相干长度。

13、本公开与现有技术相比的优点在于：

14、本公开提供的控制激光相干长度的装置及方法，装置包括：激光器、色散部件和发散角控制部件；所述色散部件设置于所述激光器输出激光的光路上，激光光束在输出之前以第一角度入射到所述色散部件后发生色散，使得出射激光光束的各光谱成分按照顺序依次排列，所述第一角度可变，激光光束的色散随着所述第一角度的变化而相应变化；所述发散角控制部件设置于经所述色散部件色散的出射激光光束的光路上，可对该出射激光光束的发散角的大小进行控制，相较于现有技术，本公开可以通过改变光束经过色散部件的色散和/或光束发散角，实现连续调节输出激光相干长度的目的。

技术特征：

1.一种控制激光相干长度的装置，其特征在于，包括：激光器、色散部件和发散角控制部件；

2.根据权利要求1所述的控制激光相干长度的装置，其特征在于，所述色散部件和发散角控制部件均设置在所述激光器的激光腔内。

3.根据权利要求1所述的控制激光相干长度的装置，其特征在于，所述色散部件和发散角控制部件均设置在所述激光器的激光腔外。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制激光相干长度的装置，其特征在于，所述色散部件由至少一个棱镜组成。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的控制激光相干长度的装置，其特征在于，所述发散角控制部件设置为刀口部件。

6.一种控制激光相干长度的方法，其特征在于，应用于权利要求1至5中任一项所述的控制激光相干长度的装置，所述方法包括：

技术总结
本公开提供一种控制激光相干长度的装置及方法，装置包括：激光器、色散部件和发散角控制部件；所述色散部件设置于所述激光器输出激光的光路上，激光光束在输出之前以第一角度入射到所述色散部件后发生色散，使得出射激光光束的各光谱成分按照顺序依次排列，所述第一角度可变，激光光束的色散随着所述第一角度的变化而相应变化；所述发散角控制部件设置于经所述色散部件色散的出射激光光束的光路上，可对该出射激光光束的发散角的大小进行控制，相较于现有技术，本公开可以通过改变光束经过色散部件的色散和/或光束发散角，实现连续调节输出激光相干长度的目的。

技术研发人员：范元媛,彭锦,王倩,亓岩,韩春蕊,颜博霞,周密,韩哲,王延伟,崔惠绒
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13