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光回馈Nd:YAG激光器中的多模跳变现象

物理学报 2007年第4期56卷 2124-2130页

作者：谈宜东张书练清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

研究了Nd:YAG激光器中光回馈引起的多模跳变现象.光回馈调制了激光器不同纵模的阈值增益,阈值增益最低的纵模获得振荡.在外腔调谐过程中,当振荡模式的阈值增益高于相邻模式的阈值增益时产生模跳变,光强调制曲线出现相应的波动.各跳变纵... 详细信息

研究了Nd:YAG激光器中光回馈引起的多模跳变现象.光回馈调制了激光器不同纵模的阈值增益,阈值增益最低的纵模获得振荡.在外腔调谐过程中,当振荡模式的阈值增益高于相邻模式的阈值增益时产生模跳变,光强调制曲线出现相应的波动.各跳变纵模在增益曲线上的位置不同,导致模跳变点位置不同,相应的光强调制曲线也不同.越靠近中心频率的纵模,其光强信号峰值越大,该纵模持续振荡时间也就越长.当两跳变纵模关于中心频率对称时,其光强信号峰值相等,纵模持续振荡时间也相等.

关键词：自混合干涉模跳变光回馈阈值增益

调频微片Nd:YAG激光器光回馈特性的研究

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物理学报 2007年第11期56卷 6408-6412页

作者：谈宜东张书练清华大学精密测试技术与仪器国家重点实验室北京100084

研究了调频微片Nd:YAG激光器的光回馈特性.在没有光回馈的情况下,激光频率每改变一个纵模间隔,激光器输出功率变化一个条纹.有光回馈时,同时改变激光频率和外腔相位,激光器输出功率波动频率正比于内、外腔长度之比.基于三镜腔等效模型... 详细信息

研究了调频微片Nd:YAG激光器的光回馈特性.在没有光回馈的情况下,激光频率每改变一个纵模间隔,激光器输出功率变化一个条纹.有光回馈时,同时改变激光频率和外腔相位,激光器输出功率波动频率正比于内、外腔长度之比.基于三镜腔等效模型的理论分析和实验结果相符合.并且讨论了这一现象在精密测量领域的潜在应用.

关键词：光回馈回馈条纹调频微片Nd:YAG激光器激光频率精密测量

Cavity tuning characteristics of orthogonally polarized dual-frequency He-Ne laser at 1.15 μm

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Chinese Optics Letters 2012年第2期10卷 48-51页

作者：赵正启张书练谈宜东李岩 State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments Department of Precision Instruments and MechanologyTsinghua University

The cavity tuning characteristics of orthogonally polarized dual-frequency HeiNe laser at 1.15 μm are presented. Vectorial-extension model based on semi-classical laser theory reveals that cavity tuning characteristics are related to beat frequency, relative excitation, and type of Ne isotope. Distortions of cavity tuning curves become moderate with the increase of beat frequency because of the weakening of the cross- saturation effect. Distortions are enhanced with the increase of relative excitation because of the combined action of the self-saturation and cross-saturation effects. By adopting dual-isotope Ne instead of monoisotoplie Ne, distortions are reduced because of the misalignment between peaks of the self-saturation and net gain coefficients. The theoretical calculations are in good agreement with the corresponding experimental results.

关键词： Cavity tuning characteristics of orthogonally polarized dual-frequency He-Ne laser at 1.15

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基于激光回馈效应的纳米计量系统

光电子．激光 2014年第3期25卷 508-513页

作者：曾召利张书练谈宜东清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

提出了一种基于激光多重回馈效应的纳米计量系统,系统采用非准直平凹回馈外腔结构,使在回馈外腔中往返多次的回馈光束返回到激光谐振腔中,形成高阶回馈效应,得到了高密度、类正弦和位相正交的双频激光回馈条纹。条纹的密度为传统弱回馈... 详细信息

提出了一种基于激光多重回馈效应的纳米计量系统,系统采用非准直平凹回馈外腔结构,使在回馈外腔中往返多次的回馈光束返回到激光谐振腔中,形成高阶回馈效应,得到了高密度、类正弦和位相正交的双频激光回馈条纹。条纹的密度为传统弱回馈的几×10倍,而且回馈条纹以激光波长为尺子,具有可溯源性,在没有任何电细分的条件下达到了nm级的光学分辨率。特别地,通过采用双折射双频激光器,获得了两偏振正交的激光回馈条纹,而且两正交偏振回馈条纹间还具有位相差,位相差的大小主要由双频激光器的频差、外腔长以及回馈阶次决定。利用两正交偏振回馈条纹间的位相关系,可用于识别物体的运动方向。与激光干涉仪的比对实验表明,系统的线性度优于5.2×10-5,光学分辨率为10.2nm,量程大于500μm。

关键词：纳米计量溯源性激光回馈多重回馈

激光回馈引起的微片Nd:YAG激光器频差调制

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物理学报 2014年第10期63卷 167-172页

作者：张松谈宜东张书练清华大学精密测试技术与仪器国家重点实验室北京100084

微片激光器由于自身的内应力会输出频率分裂的正交偏振的两个模式.研究了回馈对微片激光器频差的影响.研究发现:在回馈的作用下微片激光器的频差大小呈现出以初始频差为中心的类正弦的频差调制,周期为λ/2;频差调制曲线的幅度与回馈水... 详细信息

微片激光器由于自身的内应力会输出频率分裂的正交偏振的两个模式.研究了回馈对微片激光器频差的影响.研究发现:在回馈的作用下微片激光器的频差大小呈现出以初始频差为中心的类正弦的频差调制,周期为λ/2;频差调制曲线的幅度与回馈水平成正比,但是当回馈水平过强时会出现偏振态跳变,从而使频差消失;在一定的回馈外腔范围内,频差调制曲线的幅度与初始频差亦成正比.并利用复合腔模型和激光器的自洽理论进行了理论分析和模拟,所得结果与实验结果相符.此调制现象在精密测量领域有潜在应用.

关键词：光回馈微片激光器频差调制频率分裂

调频连续波激光雷达光源非线性校正技术（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第3期 305-314页

作者：谈宜东林晨啸清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室

调频连续波（FMCW）激光雷达具有非接触式测量、抗环境光干扰、高分辨率、能够同时获取速度和距离信息等优势，近年来被广泛应用于航空航天、精密制造、无人驾驶等领域。FMCW激光雷达的测距能力很大程度依赖于其光源的扫频线性度。在实... 详细信息

调频连续波（FMCW）激光雷达具有非接触式测量、抗环境光干扰、高分辨率、能够同时获取速度和距离信息等优势，近年来被广泛应用于航空航天、精密制造、无人驾驶等领域。FMCW激光雷达的测距能力很大程度依赖于其光源的扫频线性度。在实际应用中，扫频光源会受到诸如应力拉伸不均匀、腔内温度变化、电路噪声等因素的影响，导致扫频非线性的产生，使得测距分辨率和精度下降。针对这一问题，本文从原理出发，分析了FMCW激光雷达中光源扫频非线性的影响，系统介绍了不同类型扫频非线性校正技术的原理和国内外研究进展，并对这些方法的适用场景、特性和优缺点进行总结，为后续相关研究提供启发。

关键词：调频连续波激光雷达绝对测距扫频光源非线性校正

Microstructure measurement based on frequency-shift feedback in a-cut Nd:YVO_4 laser

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Chinese Optics Letters 2015年第12期13卷 27-31页

作者：王伟平谈宜东张书练李岩 Department of Precision Instrument State Key Lab of Precision Measurement Technology and InstrumentTsinghua University

A new optical method based on frequency-shift feedback and laser confocal microscopy is presented to noninvasively measure a microstructure inside a sample. Due to the limit of axial resolution caused by poor signal detection ability, conventional laser feedback cannot precisely measure the microstructure. In this Letter, the light scattered by the sample is frequency shifted before feedback to the laser to obtain a magnification. Weak signals that change with the microstructure can be detected. Together with the tomography ability of laser confocal microscopy, the inner microstructure can be measured with high axial resolution. ＆

关键词： Confocal microscopy Frequency shift keying Microstructure

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激光干涉精密测量与应用

中国激光 2021年第15期48卷 222-243页

作者：谈宜东徐欣张书练清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

"没有测量就没有科学",对物理量越来越精确的测量已成为现代科学和技术领域孜孜追求的目标。激光干涉精密测量具有可溯源,纳米甚至皮米高分辨率,以及数米、几千米甚至上千千米的超长测量范围等突出优点,被广泛用于IC装备、数控机床、超... 详细信息

"没有测量就没有科学",对物理量越来越精确的测量已成为现代科学和技术领域孜孜追求的目标。激光干涉精密测量具有可溯源,纳米甚至皮米高分辨率,以及数米、几千米甚至上千千米的超长测量范围等突出优点,被广泛用于IC装备、数控机床、超精密微纳制造、引力波探测等先进技术和前沿科学领域。清华大学激光精密测量与应用课题组长期围绕激光干涉和激光回馈干涉开展研究,先后在大频差、高功率保持的新原理双频激光器、用于无靶镜纳米测量的回馈干涉原理研究方面取得了突破,研制出新型双频激光干涉仪和激光回馈干涉仪,并在多个领域开展了应用研究。本文详细总结了课题组最近十年的研究成果,在此基础上展望了激光干涉精密测量与应用研究领域的发展前景。

关键词：激光光学精密测量激光干涉激光回馈计量应用

调频连续波激光雷达光源非线性校正技术(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第3期61卷 285-294页

作者：谈宜东林晨啸清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

调频连续波(FMCW)激光雷达具有非接触式测量、抗环境光干扰、高分辨率、能够同时获取速度和距离信息等优势,近年来被广泛应用于航空航天、精密制造、无人驾驶等领域。FMCW激光雷达的测距能力很大程度依赖于其光源的扫频线性度。在实际... 详细信息

调频连续波(FMCW)激光雷达具有非接触式测量、抗环境光干扰、高分辨率、能够同时获取速度和距离信息等优势,近年来被广泛应用于航空航天、精密制造、无人驾驶等领域。FMCW激光雷达的测距能力很大程度依赖于其光源的扫频线性度。在实际应用中,扫频光源会受到诸如应力拉伸不均匀、腔内温度变化、电路噪声等因素的影响,导致扫频非线性的产生,使得测距分辨率和精度下降。针对这一问题,本文从原理出发,分析了FMCW激光雷达中光源扫频非线性的影响,系统介绍了不同类型扫频非线性校正技术的原理和国内外研究进展,并对这些方法的适用场景、特性和优缺点进行总结,为后续相关研究提供启发。

关键词：调频连续波激光雷达绝对测距扫频光源非线性校正