633nm穩(wěn)頻激光器頻率穩(wěn)定度測量系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、基于633nm穩(wěn)頻激光器構(gòu)建的激光干涉測量系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、波長穩(wěn)定度高及光路可見、容易調(diào)整等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于納米科學(xué)技術(shù)研究及精密機(jī)械、微電子加工等現(xiàn)代工業(yè)制造場合。近年來，隨著精密超精密加工尺度向亞微米和納米迅猛發(fā)展，其對激光波長穩(wěn)定度的要求也進(jìn)一步提高，激光穩(wěn)頻技術(shù)也即成為超精密測量的重要研究熱點(diǎn)之一。
　　頻率穩(wěn)定度是考察激光器穩(wěn)頻性能的重要技術(shù)參數(shù)。然而在激光穩(wěn)頻技術(shù)研究中，由于激光頻率超出當(dāng)前光電探測器的測量范圍，因

2、此通常直接采用與I2穩(wěn)頻激光器拍頻值或間接采用光頻相關(guān)物理量值作為頻率穩(wěn)定度的測量與評估指標(biāo)。但是這兩種方法中前者系統(tǒng)價格昂貴且對實(shí)驗環(huán)境要求較高，后者技術(shù)參數(shù)可信度較低，故而在激光穩(wěn)頻研究中均難以推廣，極大地影響了激光穩(wěn)頻技術(shù)的研究和進(jìn)展。
　　本課題利用HP5518A與待測穩(wěn)頻激光器拍頻，研制了一套簡單實(shí)用的633nm穩(wěn)頻激光器頻率穩(wěn)定度評定系統(tǒng)，為穩(wěn)頻激光器研究過程中穩(wěn)頻算法調(diào)試與改進(jìn)、穩(wěn)頻激光器樣機(jī)性能測試提供了重要的輔助

3、工具和有力的測試手段。本文主要完成了以下幾個方面的工作：
　　(1)分析參考激光器頻率穩(wěn)定度、被測激光器頻率穩(wěn)定以及兩激光器拍頻值等之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，并建立參考激光器、被測激光器頻率穩(wěn)定度相互作用數(shù)值模型，為頻率穩(wěn)定度分離提供了理論依據(jù)；
　　(2)設(shè)計高度空間準(zhǔn)直的參考激光器與被測激光器拍頻干涉光路，并研究兩激光器光路調(diào)整方法以獲得高對比度的拍頻干涉信號。
　　(3)為拍頻干涉光信號構(gòu)建和設(shè)計了光電接受、高頻信號預(yù)處理

4、和頻率測量電路，組成激光拍頻信號頻率測量系統(tǒng)；
　　(4)設(shè)計拍頻光信號頻率測量數(shù)據(jù)的記錄、存儲和處理軟件，通過簡潔、靈活的人機(jī)界面直接得出被測激光器頻率穩(wěn)定度的阿倫方差值；
　　(5)分析不同周期噪聲與不同采樣時間作用下頻率穩(wěn)定度的表達(dá)差異，并研究了空氣折射率的波動對激光頻率穩(wěn)定度的影響，進(jìn)而提出激光器頻率穩(wěn)定度評定系統(tǒng)的工作環(huán)境要求。
　　最后，對同一穩(wěn)頻激光器的性能測試表明，本頻率穩(wěn)定度評定系統(tǒng)所得頻率穩(wěn)定度測量