光纖激光尺
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
光纖激光尺的實(shí)例教程
激光干涉測(cè)量技術(shù)具有靈敏度高、量程大及可適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，光波可以直接對(duì)米進(jìn)行定義且容易溯源。中圖儀器自研的PLR3000系列光纖激光尺基于激光干涉測(cè)量原理，是一種高精密度、高靈敏度、高效快速的先進(jìn)位置檢測(cè)設(shè)備，在非接觸高精度測(cè)量領(lǐng)域具有其它測(cè)量方法無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，相比傳統(tǒng)鋼帶尺或玻璃光柵，具有更加精確的柵距和更高的分辨率，同時(shí)其熱源隔離設(shè)計(jì)，保證了更高的穩(wěn)定性，同時(shí)具有安裝快捷，易于準(zhǔn)直等特點(diǎn)，在微電子、微機(jī)械、微光學(xué)等現(xiàn)代超精密加工制造、光刻技術(shù)以及航空航天等高科技領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
光纖激光尺組成
光纖激光尺由激光發(fā)射裝置、干涉測(cè)量探頭、反射鏡等部分組成。
1.激光發(fā)射裝置
激光發(fā)射裝置內(nèi)置高穩(wěn)定度氦氖激光光源，穩(wěn)頻精度0.05ppm（可選0.02ppm）。通過(guò)鎧裝光纖將激光傳導(dǎo)至干涉測(cè)量探頭，實(shí)現(xiàn)熱源與測(cè)量探頭隔離。激光發(fā)射裝置內(nèi)置高精度信號(hào)處理系統(tǒng)，可直接輸出用戶(hù)可配置分辨率的實(shí)時(shí)RS422數(shù)字正交信號(hào)和正交模擬信號(hào)，還可通過(guò)USB-SDK進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。
2.干涉測(cè)量探頭
2.1.差分干涉（DI）探頭
差分干涉探頭輸出兩束激光（參考光和測(cè)量光），分別經(jīng)過(guò)固定平面反射鏡和移動(dòng)平面反射鏡反射，實(shí)現(xiàn)光學(xué)四倍頻，具有更高的系統(tǒng)分辨率和更小的非線(xiàn)性誤差。尤其適用于測(cè)量Z軸立柱與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，消除因內(nèi)壁熱漂移和立柱振動(dòng)/移動(dòng)而產(chǎn)生的誤差，是納米級(jí)精度方案首選。
展開(kāi) 激光干涉測(cè)量技術(shù)具有靈敏度高、量程大及可適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，光波可以直接對(duì)米進(jìn)行定義且容易溯源。中圖儀器自研的PLR3000系列光纖激光尺基于激光干涉測(cè)量原理，是一種高精密度、高靈敏度、高效快速的先進(jìn)位置檢測(cè)設(shè)備，在非接觸高精度測(cè)量領(lǐng)域具有其它測(cè)量方法無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，相比傳統(tǒng)鋼帶尺或玻璃光柵，具有更加精確的柵距和更高的分辨率，同時(shí)其熱源隔離設(shè)計(jì)，保證了更高的穩(wěn)定性，同時(shí)具有安裝快捷，易于準(zhǔn)直等特點(diǎn)，在微電子、微機(jī)械、微光學(xué)等現(xiàn)代超精密加工制造、光刻技術(shù)以及航空航天等高科技領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
光纖激光尺組成
光纖激光尺由激光發(fā)射裝置、干涉測(cè)量探頭、反射鏡等部分組成。
1.激光發(fā)射裝置
激光發(fā)射裝置內(nèi)置高穩(wěn)定度氦氖激光光源，穩(wěn)頻精度0.05ppm（可選0.02ppm）。通過(guò)鎧裝光纖將激光傳導(dǎo)至干涉測(cè)量探頭，實(shí)現(xiàn)熱源與測(cè)量探頭隔離。激光發(fā)射裝置內(nèi)置高精度信號(hào)處理系統(tǒng)，可直接輸出用戶(hù)可配置分辨率的實(shí)時(shí)RS422數(shù)字正交信號(hào)和正交模擬信號(hào)，還可通過(guò)USB-SDK進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。
2.干涉測(cè)量探頭
2.1.差分干涉（DI）探頭
差分干涉探頭輸出兩束激光（參考光和測(cè)量光），分別經(jīng)過(guò)固定平面反射鏡和移動(dòng)平面反射鏡反射，實(shí)現(xiàn)光學(xué)四倍頻，具有更高的系統(tǒng)分辨率和更小的非線(xiàn)性誤差。尤其適用于測(cè)量Z軸立柱與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，消除因內(nèi)壁熱漂移和立柱振動(dòng)/移動(dòng)而產(chǎn)生的誤差，是納米級(jí)精度方案首選。
展開(kāi) 該范例為摻釔光纖激光器的簡(jiǎn)單模型。泵浦與信號(hào)光均在單模光纖內(nèi)傳輸。
腳本程序中，通過(guò)插入對(duì)象函數(shù)set＿R（），將放大器模型轉(zhuǎn)換為激光器模型。設(shè)定光纖左端面對(duì)信號(hào)光（激光）全反射（光纖布拉格光柵效應(yīng)），輸出光纖端面具有4％的反射率（裸纖端面的菲涅爾反射效應(yīng)）。
在模型中需簡(jiǎn)單定義激光波長(zhǎng)。若無(wú)定義波長(zhǎng)的光學(xué)組件，激光器通常輸出增益更大的工作波長(zhǎng)。這是一個(gè)非常復(fù)雜的范例，可自動(dòng)計(jì)算激光輸出波長(zhǎng)。
Yb fiber laser ．cf ．fpw 包含用戶(hù)自定義項(xiàng)，可靈活編輯輸入?yún)⒘俊?/span>
展開(kāi) 該模型表明,RP Fiber Power軟件如何對(duì)含有復(fù)雜能級(jí)結(jié)構(gòu)的激光器或放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)。
設(shè)定光纖激光器具有以下特性:
光纖為氟鋯酸鹽玻璃,摻雜銩離子。由于ZBLAN玻璃的低聲子能量,3H4和3F2為亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)。(未被多聲子躍遷所猝滅)
銩離子在吸收3個(gè)1140nm泵浦聲子后被激發(fā)至高電子能級(jí)。由高能級(jí)受激輻射至基態(tài),并產(chǎn)生480nm的藍(lán)光。
光纖左端面為全反射鏡,右端面為反射率為60%的輸出耦合鏡。
模型所采用的光譜數(shù)據(jù)源于文獻(xiàn):“R． Paschotta et al．, Characterization and modeling of thulium:ZBLAN blue upconversion fiber lasers”, J． Opt． Soc． Am． B 14 (5), 1213 (1997)．
展開(kāi) 該模型為短腔鉺釔共摻光纖激光器,975nm泵浦光束激發(fā)鉺離子與釔離子。鉺離子的激活能量轉(zhuǎn)移至鉺離子。
此類(lèi)激光器也可在無(wú)釔離子情況下運(yùn)行,可通過(guò)設(shè)置釔離子的濃度為0即可。然而,此時(shí)泵浦吸收非常有限,導(dǎo)致輸出功率較低。(由于光纖長(zhǎng)度短,摻雜濃度有限所致)隨著鉺離子的摻雜,能量吸收更充分,激光轉(zhuǎn)換效率極大增加。然而,在高泵浦功率下,能量轉(zhuǎn)移效率達(dá)到極限,限制了輸出功率。
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光纖激光尺的最新內(nèi)容
隨著科技的飛速發(fā)展，精準(zhǔn)光學(xué)設(shè)計(jì)在激光技術(shù)、光纖通信等領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)關(guān)鍵。為響應(yīng)光學(xué)技術(shù)生態(tài)的快速演進(jìn)，經(jīng)課程組審慎研討決定：Ansys Zemax 激光光纖耦合專(zhuān)題課程將進(jìn)入階段性調(diào)整期。此次調(diào)整并非終點(diǎn)，而是基于行業(yè)技術(shù)格局演進(jìn)的戰(zhàn)略規(guī)劃——我們將整合優(yōu)勢(shì)資源，聚焦智能駕駛激光雷達(dá)、超表面光學(xué)系統(tǒng)、AR/VR波導(dǎo)設(shè)計(jì)等前沿領(lǐng)域，重構(gòu)更符合產(chǎn)業(yè)需求的仿真課程體系。
2025年3月27日晚，第
光纖激光尺應(yīng)用驗(yàn)證
PLR3000 系列光纖激光尺已在多個(gè)客戶(hù)端進(jìn)行精度驗(yàn)證：用差分干涉（DI）探頭對(duì)高精度納米位移臺(tái)進(jìn)行閉環(huán)控制，在10mm行程內(nèi)任意位置實(shí)現(xiàn)納米級(jí)位置控制精度。
光纖激光尺應(yīng)用驗(yàn)證
PLR3000 系列光纖激光尺已在多個(gè)客戶(hù)端進(jìn)行精度驗(yàn)證：用差分干涉（DI）探頭對(duì)高精度納米位移臺(tái)進(jìn)行閉環(huán)控制，在10mm行程內(nèi)任意位置實(shí)現(xiàn)納米級(jí)位置控制精度。
簡(jiǎn)介
本文討論了如何使用FRED對(duì)球透鏡封裝的半導(dǎo)體激光二極管耦合到單模光纖進(jìn)行準(zhǔn)確的建模，這是在光纖通信領(lǐng)域很常見(jiàn)的一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)。該模型演示了FRED傳播相干光場(chǎng)的能力、它的精確激光二極管束(Laser Diode Beam)光源模型以及準(zhǔn)確的計(jì)算光纖耦合效率。
模型
在FRED模型中使用的半導(dǎo)體激光二極管是Mitsubishi(三菱) ML725C8F，這是一個(gè)InGaAsP
ASAP 高級(jí)光學(xué)系統(tǒng)分析軟件在光纖建模和光纖耦合分析方面有著廣泛的應(yīng)用。
在使用 ASAP 高級(jí)光學(xué)系統(tǒng)分析軟件進(jìn)行光纖建模時(shí)，可以通過(guò)定義光纖的幾何參數(shù)、折射率分布、光源類(lèi)型等信息來(lái)進(jìn)行精確建模。然后，通過(guò)模擬光線(xiàn)在光纖內(nèi)的傳播路徑和行為，可以分析光纖的傳輸特性、損耗、耦合效率等關(guān)鍵指標(biāo)。
在這個(gè)過(guò)程中，確保光信號(hào)的高效傳輸和最小損耗是至關(guān)重要的。ASAP 高級(jí)光學(xué)系統(tǒng)分析軟件能夠模擬和分析光纖耦合過(guò)程中的各種光學(xué)現(xiàn)象
RP 系列軟件是功能強(qiáng)大的激光仿真軟件，用于激光發(fā)展和激光科學(xué)的計(jì)算機(jī)建模。可以設(shè)計(jì)并優(yōu)化光纖激光器和放大器、光波導(dǎo)激光器、光纖耦合器、多芯光纖、螺旋芯光纖、錐形光纖；也可以模擬超短脈沖在不同光纖設(shè)備中的傳輸，例如在光纖放大器系統(tǒng)、鎖模光纖激光器和通訊系統(tǒng)中的傳輸。能夠跟蹤和優(yōu)化光纖放大器和光纖激光器，讓它們適合各種應(yīng)用。幫助評(píng)估和排除光纖激光器和放大器中各種不利的影響；能夠?qū)τ性垂饫w器件性能進(jìn)行預(yù)測(cè)
一根光纖通常具有某種纖芯。纖芯周?chē)膮^(qū)域被稱(chēng)為光纖包層。
圖1: 光可以被發(fā)射到光纖的纖芯中，纖芯被包層包圍。
對(duì)于不是簡(jiǎn)單的階躍折射率光纖，但具有更復(fù)雜的折射率分布的光纖，人們通常認(rèn)為包層僅僅是折射率開(kāi)始保持不變的區(qū)域-直到外包層半徑，例如，在那里可以有空氣或一些聚合物涂層。
對(duì)于單模光纖，包層通常比纖芯覆蓋的面積大得多，但對(duì)于一些多模光纖來(lái)說(shuō)
光纖中的非線(xiàn)性自聚焦
模型描述
這里，我們研究光纖中非線(xiàn)性自聚焦的細(xì)節(jié)。首先，我們計(jì)算了由于非線(xiàn)性自聚焦的影響，大模面積光纖的基模如何收縮。
模式解算器實(shí)際上忽略了非線(xiàn)性效應(yīng)。然而，只需幾行腳本代碼，我們就可以存儲(chǔ)包括其非線(xiàn)性變化在內(nèi)的折射率分布，然后重新計(jì)算光纖模式。重復(fù)這一過(guò)程，直到我們得到一個(gè)自洽的解:
dr := 0.05 um
defarray
在 這里 ， 我們 將 展示了如何利用 RP Fiber Power 來(lái)分析和優(yōu)化雙包層光纖設(shè)計(jì)。由于這涉及到一些復(fù)雜的細(xì)節(jié)，因此 RP Fiber Power 的 高度 靈活性對(duì)于 完成 這項(xiàng)任務(wù)至關(guān)重要。
模型的描述
我們考慮將雙包層光纖用于 大 功率光纖激光器和放大器。眾所周知，注入到泵浦包層中的泵浦光的 吸收率會(huì)因?yàn)?泵浦包層的 某 些模式與摻雜 光纖 纖芯有 微 弱重疊 而降低
近年來(lái)，光纖傳感器在航空航天領(lǐng)域，工業(yè)制造，醫(yī)療等領(lǐng)域引起了越來(lái)越多的關(guān)注，因?yàn)樗麄凅w積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，抗電磁干擾強(qiáng)，防腐性能好的特點(diǎn)。各種各樣的傳感器結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)出來(lái)，以便于提高傳感的靈敏度和精確性。比如FP，MZI，Sagnac環(huán)，各種FBG等結(jié)構(gòu)。
但是，對(duì)著需求的提高，上述結(jié)構(gòu)的傳感器的性能通常是有限的，需要進(jìn)一步改進(jìn)。為了滿(mǎn)足高信噪比和窄3db帶寬的要求，光纖環(huán)形激光傳感器系統(tǒng)近年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用
