激光器纳米测尺原理

摘要

以笔者发现的激光频率分裂、模竞争、腔调谐等双折射双频激光物理效应,研制成激光器纳米测尺.激光器自身就是纳米量级位移传感器,利用腔内双折射元件把一个激光频率分裂成2个频率(⊥光模和∥光模);当一腔镜沿激光器轴线移动并使这两个频率扫过激光增益区时,强烈和中等程度的竞争交替出现,把出光带宽分成3个等宽区间;使激光纵膜间隔为出光带宽的4/3时,在腔镜移动第一个λ/8波长内强竞争使⊥光模抑制掉∥光模,第二个λ/8波长内中度竞争使⊥光模和∥光模可一起振荡,第三个λ/8波长内强竞争使∥光模抑制掉⊥光模,第四个λ/8波长内⊥光模∥光模均不振荡,激光器无光输出;4种状态重复一次,反射镜移动λ/2,计算出状态数,可知腔镜位移.由4个区域光偏振各不相同来判断腔镜位移方向.腔镜经一个机械测杆和被测物接触,实现被测物位移测量.测量范围已达15 mm,分辨率79.08 nm,线性度5×10-6,重复性2σ优于0.314 μm.该成果是激光技术和精密计量两领域交叉融合取得的自主原创性、有重要意义的突破性进展.