激光頻率分裂技術(shù)廣泛應(yīng)用于質(zhì)量、重量、壓力、長(zhǎng)度、角度等計(jì)量領(lǐng)域。有多種產(chǎn)生激光頻率分裂的方法,如成都工具研究所雙頻激光干涉儀中使用的Zeeman效應(yīng),Zygo公司激光干涉儀采用的Bragg效應(yīng),激光陀螺(角度干涉儀)中采用的Sagnac效應(yīng)等,這些方法都能導(dǎo)致頻率分裂。在測(cè)量?jī)x器中,使用頻率分裂的最大優(yōu)點(diǎn)在于能使系統(tǒng)工作在交流狀態(tài),具有極大的增益和良好的抗干擾能力。但上述的頻率分裂方法都存在局限性:Zeeman效應(yīng)中,由于模牽引的影響頻率差難以提高;Bragg效應(yīng)中,為保證多光束干涉,頻率差難以降低,前者影響儀器系統(tǒng)的性能,后者受到電路器件速度的限制。
F~0%j}ve B,na 從1985年開始,中外科學(xué)家相繼提出了基于雙折射原理的頻率分裂技術(shù),經(jīng)過(guò)二十年來(lái)的不斷研究,已經(jīng)逐步走向?qū)嵱没,是量(jī)x設(shè)計(jì)中的值得關(guān)注的一項(xiàng)技術(shù)。
X-) ]lAP D 5wR?O 激光器的諧振腔可近似認(rèn)為是P-b干涉儀,當(dāng)頻率滿足駐波條件時(shí)獲得干涉的極大值,即諧振腔的輸出,雙折射原理的頻率分裂技術(shù)原理即基于
激光器的駐波條件,激光器的物理腔長(zhǎng)和輸出頻率有恒定關(guān)系,一定的物理腔長(zhǎng)輸出一定的頻率,如果在激光器的幾何腔長(zhǎng)一定的情況下,利用雙折射原理產(chǎn)生兩個(gè)物理腔長(zhǎng),從而輸出兩種頻率的激光。科學(xué)家已經(jīng)提出了多種在激光器腔內(nèi)產(chǎn)生雙折射的方法,如在諧振腔內(nèi)插入兩個(gè)1/4波片,KDP晶體等,由于快軸折射率和慢軸折射率的差別,生產(chǎn)不同的物理腔長(zhǎng),從而導(dǎo)致不同的頻率輸出。
)V =K#MCK C9;X6 清華大學(xué)精密測(cè)試技術(shù)及儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)雙折射頻率分裂技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,提出一種在腔內(nèi)安置石英
晶體或電光晶體,利用自然雙折射效應(yīng)、電光雙折射效應(yīng)或應(yīng)力雙折射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)激光頻率分裂的方法,可以產(chǎn)生40MHz以上的頻率差的e光和o光。但是由于模式競(jìng)爭(zhēng)的原因,在頻率差小于40MHz時(shí),系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生“頻率閉鎖”,又恢復(fù)到單頻輸出狀態(tài),為避免這種“閉鎖”現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)室在激光器外增加橫向磁場(chǎng),將放大介質(zhì)分為兩類,從而避免了e光和o光的模式競(jìng)爭(zhēng),使兩個(gè)頻率都穩(wěn)定振蕩,這種方法可以產(chǎn)生從0Hz到幾百M(fèi)Hz的頻率差。
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