1出光口前，声光移频器A3和声光移频器B4分别放置在分光镜2的两个分光方向上，二分 之一波片5放置在声光移频器A3后，其快轴与水平方向成45°，反射镜A6放置在二分之一 波片5后，并与声光移频器A3出射光束成45 °角，反射镜B7放置在声光移频器B4后，并与 声光移频器B4出射光束成45°角，偏振分光镜A8放置在反射镜A6反射光方向上，且其分 光面与水平面成45°角，偏振分光镜B9放置在反射镜B7的反射光方向上，且其分光面与水 平面垂直，偏振分光镜A8的一个端面和偏振分光镜B9的一个端面正对并紧贴在一起。
[0010] 稳频激光器1经过预热稳频过程后输出偏振方向为水平方向的单频线偏振光，频 率记为如该偏振光由分光镜2分离成强度比为1:1的两束光，两光束在传播方向成90° 角，其中一束光进入声光移频器B4进行移频，声光移频器B4的工作频率为/i，根据声光相 互作用原理，其输出正一级衍射光的频率为偏振方向仍为水平方向，记为光束P;另 一束光束进入声光移频器A3进行移频，声光移频器A3的工作频率为备根据声光相互作用 原理，其输出正一级衍射光的频率为该光束通过快轴方向与水平方向成45°角的二 分一波片后，偏振方向旋转90°位于竖直方向上，记为光束S。光束S经反射镜A6反射后 正入射偏振分光镜A8,由于光束S的偏振方向为竖直方向，且偏振分光镜A8的分光面与水 平面成45°角，光束S透过偏振分光镜A8,由于偏振分光镜A8和偏振分光镜B9的一个端 面正对紧贴放置，贝ij光束S正入射偏振分光镜B9,由于光束S的偏振方向为竖直方向，且偏 振分光镜B9的分光面与水平面垂直，光束S被偏振分光镜B9反射。光束P经反射镜B7反 射后，从偏振分光镜B9的一个端面正入射，该端面与光束S在偏振分光镜B9上的入射端面 相邻且垂直，由于光束P的偏振方向位于水平方向，且偏振分光镜B9的分光面与水平面垂 直，则光束P透过偏振分光镜B9,调整反射镜7的位置可使光束P与光束S同轴同方向，进 而光束P与光束S合成为一束正交双频激光，频差为I/i-《I。
[0011] 本发明提出的基于双偏振分光镜合光的正交双频激光生成方法可W保证合成的 双频激光满足外差激光干设测量要求的线性正交性，分析如下： 偏振分光镜制作过程是将一块立方棱镜沿着对角面切开，并在两个切面上交替锻上高 折射率和低折射率的膜层，并选择适当的膜层折射率，使得光线在相邻膜层界面上的入射 角等于布儒斯特角，通常设计为45°，当光束从偏振分光分光镜的端面正入射时，其在分光 膜层上的入射角满足布儒斯特角。如图3所示，根据菲涅尔反射和折射定律，当光束W布儒 斯特角通过膜层界面时，在每个膜层界面上光束中的S光一部分被反射，一部分透射，P光 完全透射，则光束每透过一个膜层界面，透射光中S光的比例就减小一次，相应地P光的比 例就增加一次，即透射光被逐步提纯。偏振分光镜通常采用A/4膜系制作，其膜层结构可 W表示为G(化)nGH，其中G代表玻璃，H和L分别代表高折射率膜层巧日化S)和低折射率 的膜层巧日冰晶石)，锻膜层数为化+1。利用等效导纳法可W求得膜系对P光和S光的反射 率为(注；P光和S光都为线偏振光，P光的偏振方向在入射面内，S光偏振方向垂直于入射 面）；
【主权项】
1. 一种基于双偏振分光镜合光的正交双频激光生成方法，其特征在于该方法米用分光 面与水平面分别成45°和90°的两个偏振分光镜进行光束合成，该方法包括以下步骤： (1) 稳频激光器输出的线偏振激光光束频率记为偏振方向位于水平方向，该光束由 分光镜分离成强度比为1:1、传播方向成90°角的两束激光，分别记为光束X和Y，光束X进 入工作频率为Zi的声光移频器进行移频，其输出光束频率为4+/i，偏振方向仍位于水平方 向，该光束记为光束P; (2) 光束Y进入工作频率为/2的声光移频器进行移频，其输出光束频率为<+/2，该光 束经过快轴与水平方向成45°的1/2波片后，其偏振方向旋转90°位于竖直方向，该光束 记为光束S; (3) 光束S经反射镜反射改变传播方向，使其从偏振分光镜A的一个端面正入射，偏振 分光镜A的分光面与水平面成45°角，光束S透过偏振分光镜A后从偏振分光镜B的一个 端面正入射，偏振分光镜B的分光面与水平面垂直，光束S被反射，传播方向与原来成90° 角； (4) 光束P经反射镜反射改变传播方向，使其从偏振分光镜B的另一个端面入射，该端 面与光束S在偏振分光镜B上的入射端面相邻并垂直，光束P透过偏振分光镜B，并与被偏 振分光镜B反射的光束S合成一束同轴的正交双频激光，频差为IZ1- 4I。
2. -种基于双偏振分光镜合光的正交双频激光生成装置，包括稳频激光器1、分光镜 2、声光移频器A3和声光移频器B4、二分之一波片5、反射镜A6和反射镜B7,其特征在于该 装置还包括由分光面与水平面分别成45°的偏振分光镜A8和分光面与水平面成90°的偏 振分光镜B9组成的合光机构，本装置的连接关系为：分光镜2放置在稳频激光器1出光口 前，声光移频器A3和声光移频器B4分别放置在分光镜2的两个分光方向上，二分之一波 片5放置在声光移频器A3后，其快轴与水平方向成45°，反射镜A6放置在二分之一波片5 后，并与声光移频器A3出射光束成45°角，反射镜B7放置在声光移频器M后，并与声光移 频器M出射光束成45°角，偏振分光镜A8放置在反射镜A6反射光方向上，且其分光面与 水平面成45°角，偏振分光镜B9放置在反射镜B7的反射光方向上，且其分光面与水平面垂 直，偏振分光镜A8的一个端面和偏振分光镜B9的一个端面正对并紧贴在一起。
【专利摘要】基于双偏振分光镜合光的正交双频激光生成方法与装置属于激光应用技术领域，本发明采用分光面与水平面分别成45°和90°的两个偏振分光镜进行光束合成，在入射光存在偏振态退化和入射角误差的情形下仍然能够保证合成的双频激光满足外差激光干涉测量需要的线性正交性，从而能够消除由光源偏振非正交性引起的光学非线性测量误差。
【IPC分类】H01S3-10
【公开号】CN104767112
【申请号】CN201510125545
【发明人】付海金, 谭久彬, 胡鹏程
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月23日