激光光束漂移特性研究综述知识讲解

激光光束漂移特性研

究综述

激光准直中光束漂移的特性研究综述

引言：从产生的原因来看，激光光线主要存在三种不同类型的漂移，分别是：激光器本身发射的激光存在光线漂移；固定激光发射器的调整装置存在机械位移，导致激光光线缓慢漂移；

空气扰动或折射率不均匀造成的光线漂移或者光线弯曲。而针对这三种漂移提出的补偿方案也有很多。本文将从实用性、价格因素以及可操作性三个方面分析各种方案总结并提出最佳方案。

一、光漂的抑制

双光束准直法：采用特别设计的光学系统，将激光器发出的光束分成两束光，且当激光束发生光漂时，这两束光朝相反的方向变化，其能量中心即两路光的对称中心线不变，用具有双光电座标的检测靶检测出这条中心线的相对位置，以此作为基准线，从而起到抑制光漂的作用。

优点：受大气扰动的影响小，光束漂移小，准直基线的稳定性较好，精度达到10-6

缺点：所用元件较多，调整困难。

单模光纤法: 激光束经显微镜聚焦，将光点耦合进入单模光纤，光纤出射端位于准直物镜的焦点上，使出射光为准直光束，即采用一根光纤建立新的光发射基准。理论计算表明，光束经单模光纤后，其模式重新分布，激光束的平漂、角漂只会影响耦合效率，不会影响出射光强分布。精度达到1.5x10-6

优点：，此方法可以完全消除光漂，而且，在保证单模传输情况下，通过光纤后的光束质量也有提高；成本相当低。

缺点：由于机械装置的漂移，长时间后光束会偏离光纤，需重新耦合。

固定点补偿法：采用两个或多个光靶来实时测量激光的漂移量，然后据此对测量值进行修正以实现补偿。

缺点：，光漂监测和测量不能同时进行，使得各测量点的光漂相关性降低。光线弯曲和大气抖动的影响造成的误差会随着测量距离的增加而增大。

莫尔条纹激光准直法：激光器、空间滤波器、扩束镜和锥镜形成无衍射光，利用无衍射光所形成的、不随传播距变化的贝塞耳函数光环作直线基准Z轴。该光圆环光栅相迭，产生的莫尔条纹被CCD采集后存储于计算机。被测物移动过程中相对贝塞耳函数中心线的偏移将会改变莫尔条纹，计算机根据莫尔条纹中心的二维偏移量就可以直接测量出贝塞耳函数光束中心与圆环光栅中心的距离。从

而可以用五维驱动装置跟踪贝塞耳函数光环中心来补偿二维偏移量。精度达到.0 。

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优点：由于无衍射光对激光束的准直性要求小，可以大大减小激光器本身的漂移。

旋光法：旋光即一束偏振光通过某些介质时，光矢量发生旋转的现象。经过磁光调制的激

光束经半反半透镜HM、位敏元件W、1/4波片Q及透镜L1与球面反射镜M组成“猫”眼”逆向反射系统后，由原路返回，被HM反射经检偏器A、聚光镜L2，最后由光电管D接收。位敏元件W由两个角度均为β的左旋和右旋石英光楔组成，当位敏元件W在纸面内垂直于光轴方向(横向)发生位移时，出射光的偏振矢量方向发生旋转，其旋转量与位移量成正比。

优点：不仅能有效的克服激光平漂还能减轻大气扰动的影响；补偿效果达到30％～80％。

二、大气扰动影响的抑制方法

自适应准直技术：双频激光器出射的两个相互正交的线偏振光通过第一个渥拉斯顿棱镜W1

后，分开一小角度，再通过第二个渥拉斯顿棱镜W2后，成为两束平行光!经直角棱镜反射后，再依次通过W2、W1又变成一束光,经探测器D2接收,形成测量信号,D1输出参考信号。光线来回两次通过渥拉斯顿棱镜W1、W2产生的光程差

即由于光束的平漂和角漂引起的光程变化为零#也就是说该系统对光束的漂移有自适应性。