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高精度干涉仪用激光稳频技术

更新时间：2020-02-24 11:40:24 大小：2M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：激光稳频技术 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

激光由于其极好的相干性和亮度，在当代的工业，军事，医疗等领域都有广泛的应用。在精密计量领域、精密机械和微电子工业中所应用的双频激光干涉仪，其核心部分之一就是频率稳定的激光器。但是由于温度、振动、气流噪声的影响，激光频率是不稳定的，因此，激光器输出的频率稳定性就成为了决定干涉仪精度、分辨力、重复性的重要指标。本论文针对在线测量需要有强抗干扰能力以及高速测量的需要，采用全新的双纵模电磁感应涡流加热的方法，使稳频精度提高，抗干扰能力加强。主要完成了以下工作： 1 对影响干涉仪激光光源频率稳定性的因素进行了分析，并介绍了常见的稳频方法及产生双频的方法，同时对各种稳频方法的优劣进行了分析。 2 对采用感应涡流加热稳频的可行性进行了分析。对比微波炉这个现代模型，利用He-Ne激光管采用金属管颈的特点，通过电磁感应加热方式，使激光管腔长改变，达到稳频目的。 3 设计了相应的测量与控制电路。采用ATMEL，公司生产的具有精简指令集(RISC)的8位单片机lega8作为该电路中核心控制元件，此单片机工作频率可达16MHz。由于其可直接输出16位精度的PWM信号，最高PWM信号频率可达单片机工作频率的1/2，使系统中不用采用单独的PWM发生器了，设计电路得到了简化。 4 对控制方法作了分析，提出了控制算法的结构框图，并对控制参数作了具体分析计算，采用工业过程控制中应用最广泛的PID控制。控制的原理是先求出检测到的激光器输出的两个振动方向相互垂直的偏振光的光强差的大小，然后对光强差的大小处理而获得控制信号去控制电磁感应线圈上输出功率的大小，从而使激光器谐振腔的长度发生变化，最后使激光器输出的两个振动方向相互垂直的偏振光的光强相等，以实现稳频。通过实际测量，采用此方法使激光器输出激光频率稳定度可达10-9，双频激光频差大于500MHz，具有很高的抗干扰能力，满足了高精度干涉仪要求双纵模激光光源频差大、光源频率稳定度好、抗干扰能力强的要求。与采用通过控制激光管放电电流大小进行稳频的方法相比，由于本方法改变的谐振腔部分(激光管管颈)不被放电管外的玻璃管包围，所以散热条件好，热变形不受约束，具有响应速度快，抗干扰能力强，频率稳定性好等优点。