张书练教授团队以处理双频激光干涉仪关键技能为线年坚韧攀爬，研讨完成了“可伐-玻璃拼装式单频氦氖激光器→双折射双频激光器→双折射双频激光干涉仪”的全链条技能，并批产。
双频激光干涉仪是先进制作业、半导体芯片制作等职业不可或缺的纳米精度的尺子，使用广泛。张书练教授团队（先清华大学精细测验技能及仪器国家重点试验室，后镭测科技有限公司），以处理双频激光干涉仪关键技能为线年坚韧攀爬，研讨完成了“可伐-玻璃拼装式单频氦氖激光器→双折射双频激光器→双折射双频激光干涉仪”的全链条技能，并批产。该技能开国内可伐-玻璃拼装式氦氖激光器之先，吹制工艺或成前史。开国表里应力激光腔镜发生双频激光之先，解大频差和高功率不可得兼之难，频率差能够在1～40 MHZ规模挑选而功率大于1 mW。双折射双频激光干涉仪丈量70 m长度差错小于5 μm，非线 研讨布景
激光干涉仪是当今纳米年代的长度基准，也是先进制作业（机床、光刻机，航空、航天等）制作的精度确保。制作精度和出产功率渐渐的升高，对激光干涉仪的丈量精度和丈量速度提出了更高的要求。
激光干涉仪的“激光”是（HeNe）氦氖激光器，至今无可代替。传统HeNe双频激光干涉仪存两个难点，成为瓶颈：1）国表里，咱们之前，双频激光器靠塞曼效应发生两个频率，频率之差小（在3 ~ 5 MHz之间），频差越大激光功率越小，不能够满意光刻机等使用的更大频率差要求（如10、20、40 MHz），频率差大，丈量速度高，功率高；2）不论是单频仍是双频激光干涉仪，国产仍是外购，各类型都有几纳米乃至十几纳米的非线性差错，一向没找到处理办法。
一般，在单频激光器的光增益途径上加磁场后（塞曼效应）就变成双频激光器。但是，适当长的期间，购买到的大部分单频激光器由于常出现跳模，用于单频激光干涉仪时筛选率很高，此外，加上磁场后单频并不出现双频，双频激光干涉仪难有好的光源。
经近40年坚持，研讨打通了单频氦氖激光器→双折射双频激光器→双频激光干涉仪的全技能链条，批产，取得了广泛使用和认可。
置晶体石英片（图1a中的Q双面增透）或有内应力的玻璃元件(图1b中的M2右外表镀反射膜）于激光器谐振腔内，这些元件的双折射使激光频率割裂，一个频率割裂成两个频率，两个频率的偏振方向相互笔直（正交偏振）。重复试验证明，激光器可输出频率差大于但不能小于40 MHz两个频率。
假如频率差稍大于40 MHz，在改动（调谐）激光频率谐振腔长（即用压电陶瓷1纳米一步“距”的推进M2改动激光谐振腔长）进程中看到的是一个频率振动会猛然变成两个频率振动，而前者功率猛然下降一半，刚升起的频率则取得相同的功率。持续调谐腔长，最早振动的频率会猛然消失，而后起振的频率功率升高到最大。
假如频率差小于40 MHz，两频率则有你无我。图2示出了频率差20 MHz时o光和e光的光强度此长彼消得进程。理论和试验共同。
图1 激光频率割裂原理图。（a）晶体石英片Q于激光谐振腔内，（b）激光输出镜为M2右外表，对M2加力使激光反射镜内发生应力
图2 频差20 MHz时的激烈模竞赛。激光强度随腔长调谐（改动）的试验曲线。理论和试验共同
双折射-塞曼双频激光器包含两项关键技能，先由双折射形成激光器频率割裂，决议了激光器输出为两个偏振正交频率以及它们的距离（频率差）的巨细。再因激光器上加了横向磁场，横向塞曼效应使增益原子分红两群——π群和σ群。π群和σ群光子的偏振对应双折射相互笔直的主方向，也即正交偏振的光“各吃各粮”，它们之间的相互竞赛不存在了，不管频率差巨细都能振动。频率差能够是3、5、7、10、20、40 MHz或更大。
提出了“内雕应力”的概念和发生双频的原理，即用窄脉冲激光器对激光腔镜外表或基片内部造孔（或穴），形成激光腔镜内的应力准确改动（图4所示），“雕琢”提高了频率差的控制精度。
“内雕应力”双折射双频激光器不只用于国产双频激光干涉仪，也用于运转中的光刻机的激光器替换。一起，供给了科研单位的科学研讨。该激光器替换正在执役的光刻机的原有激光器，使光刻机机台差错由24 nm下降到6 nm。
图4 内雕应力双折射-塞曼双频激光器。M2内部雕琢出的孔形成激光器的双频，磁条PMF1和PMF2消除激光器强模竞赛
国内，研发出产HeNe激光器前史很长，但我国一向靠吹制工艺制作氦氖激光器，而且不能够制作可伐-玻璃拼装式氦氖激光器。北京镭测科技有限公司研发成可伐-玻璃拼装式单频氦氖激光器，功率大于1 mW，满意单频和双频激光器的需求。一起，这一技能将使整个国产氦氖激光器离别吹制，进入一个新的技能高度（如图5所示）。
