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做座电移台在飞秒激光延时中的应用

发布时间:2021-10-15 07:46:36 阅读: 来源:铣床厂家

电移台在飞秒激光延时中的应用

电移台是飞秒激延时实验中必不可少的元件,例如150mm行程的电移台可以延时100万飞秒,具体实验原理图如图1所示,下面将重点讨论电移台的各个参数对飞秒激光实验的影响。

图1中的实验结构是目前常用的一种结构,它通过改变光程来实现延时,下面就图1中的结构进行分析。

图1:飞秒激光延时实验原理图。

选用当前国内常用的方法,电移台台面上放置的是两个互相垂直的反射镜(光束转折器),如图2所示。下面讨论在这种结构中,电移台的各个精度指标对光路的影响。

图2:反射镜在电移台上的位置。

(1)电移台平行度对光路的影响:由于两个镜子相对于电移台台面是垂直的,因此绝对的平行度误差在本光路中没有影响,只是光束的入射点和反射点的变化,对光路本身没有影响。

(2)电移台俯仰对光路的影响:当台面发生俯仰时,会对光路产生较大的影响,入射角和反射角都发生了变化,而且同样的俯仰角度,光程越长影响越大,俯仰发生前后光路对比情况见图3。

图3(a):俯仰发生前(绿)后(红)对照(俯视图)。

图3(b):俯仰发生前(绿)后(红)光路对照(侧视图)。

(3)电移台直线度对光路的影响:直线度对光路的影响见图4,主要会引起出射光的平移,但是如果激光光斑的直径比较大,而直线度相对来说误差较小的情况下,直线度对光路的影响可以忽略不计。

图4:直线度发生变化前后光路对照。

(4)电移台偏摆对光路的影响:由于光束转折器两个反射镜相互垂直,所以入射光和出射光在偏摆发生前后没有变化,其原理图见图5。

图5:偏摆发生前后对照。

前面我们讨论了电移台对两个相互垂直镜子的光路设计方案的影响,得知主要偏差出现在俯仰发生的情况下。为了避免出现俯仰,可以采用三个相互垂直的镜子(Retroreflector)来代替光束转折器,图6显示了Retroreflector的外观。

图6: Retroreflector。

由于飞秒延时采用这种Retrore-fl传感器出现故障最重要的也是最长出现的主要是实验力的过载e另外还由于该部件的材料为金属ctor代替了之前所用的光束转折器,基本消除了电移台移动时产生的偏摆和俯仰对光路造成的影响;但是却引发了另外一个问题:在用光速转折器时,电移台平行度对光路没有影响,但采用Retroreflector时,电移台平行度却对光路产生了影响。Retroreflector光路图见图7。

图7:Retrpreflector光路图

采用Retroreflector后,消除了电移台偏摆和俯仰对飞秒延时实验的影响。当实验对电移台的精度要求较低时,即激光光斑直径远大于电移台平行度和直线度的情况下,电移台的直线度产生的影响可以忽略不计。但是如果实验对电移台的精度(平行度,直线度)要求较高时,也即激光光斑直径和电移台的直线度、平行度相差不大时,电移台的直线度带来的影响则不能忽略。

此外,由于Retroreflector三面反射镜之间相互的垂直度对光路影响较大,故现有产品均为国外厂家生产,成本较高,这也是制约我国实验研究采用此方法的因特拓(青岛)轮胎技术有限公司总经理李红卫说素之一。(end)

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