半導體雷射端點幹涉測長法原理探討

　　本文闡述利用半導體雷射的頻率變化和波長變化測量幹涉儀光程差的基本原理，探討一種在長度的兩個端點幹涉測量長度的新方法，即端點幹涉測長法的原理。推導這種方法測量長度的公式，指出這種方法區別於其它幹涉測長方法的獨特優點，最後討論測量中的注意事項以及需要深入研究的問題。

　　半導體雷射的頻率或波長隨諧振腔的注入電流和溫度成函數變化。通過控制注入電流或溫度變化，能夠方便地改變雷射的振蕩頻率或波長，這是半導體雷射器區別於其它雷射器所具有的特性。利用這種特性，進行各種新的幹涉測量方法的研究，已成為一個活躍的研究領域。在溫度恆定的情況下，通過控制注入電流，能夠高速度地改變半導體雷射的振蕩頻率和波長。本文以溫度恆定為前提，從半導體雷射的頻率變化和波長變化兩個角度出發，探討一種在長度的兩個端點幹涉測量長度的新方法，即半導體雷射端點幹涉測長法。闡術這種方法測量長度的基本原理，推導這種方法測量長度的公式，並指出這種方法區別於其它幹涉測長方法的獨特優點，最後討論測量中的注意事項以及需要深入研究的問題。

　　1　光程差的測量原理

　　以半導體雷射器為光源的幹涉儀基本光路如圖1所示。圖中幹涉儀兩臂的長度分別為R和L，到達光電探測器相干涉的兩光束光程差為2n(R-L)，這裡n為空氣折射率。

　　改變頻率或波長測量光程差的基本原理是，在幹涉儀光程差不變的情況下，通過調節半導體雷射器的注入電流，使輸出雷射的頻率或波長成線性變化，從而引起兩束幹涉光的位相差發生變化，再通過測量與頻率變化或波長變化相應的位相差的改變量，來求得幹涉儀的光程差。

　　下面分別從頻率變化和波長變化兩個角度出發來討論幹涉儀光程差的測量原理。