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基于外差干涉的涡旋光水下传输相位测量

强激光与粒子束 2024年第6期36卷 34-40页

作者：罗鑫陈强珅袁晨源朱启华张航冯国英四川大学电子信息学院激光微纳工程研究所成都610065 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 成都理工大学成都610059

涡旋光束在湍流介质中传输时,光束相位会受到湍流运动的影响产生畸变。采用了一种基于外差干涉的点像元相位提取方法,通过采集各个点在一个周期内的干涉条纹获得的相对相位,重构出涡旋光束经过水下湍流传输后的相位分布。通过功率谱反... 详细信息

涡旋光束在湍流介质中传输时,光束相位会受到湍流运动的影响产生畸变。采用了一种基于外差干涉的点像元相位提取方法,通过采集各个点在一个周期内的干涉条纹获得的相对相位,重构出涡旋光束经过水下湍流传输后的相位分布。通过功率谱反演法生成随机相位屏,完成不同湍流强度下涡旋光束的传输仿真,结果表明光束相位畸变随着湍流强度的增大而增加。搭建了实验装置,实现了水下环境的涡旋光传输及相位测量。实验结果表明,当涡旋光在存在湍流的水下传输时,其复振幅分布经历了较为复杂的传输过程,强度分布及相位均存在畸变,所采用的方法能精确测量出涡旋光的复杂相位分布,有效完成涡旋光的拓扑荷数识别。

关键词：涡旋光水下湍流外差干涉随机相位屏相位测量

外差干涉相位测量中信号串扰误差与补偿方法研究

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中国激光 2023年第10期50卷 75-86页

作者：杨伟雷刘洋赫明钊缪东晶陈本永谢志奇李建双浙江理工大学纳米测量技术实验室浙江杭州310018 中国计量科学研究院北京100029 中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

为了解决外差干涉相位测量中多通道采样信号间的串扰误差对相位测量精度的影响,提出了一种基于采样信号频谱分析的预补偿方法来实现信号串扰误差的补偿和消除。首先建立基于锁相放大的正交鉴相法的信号串扰误差理论模型,阐明了串扰系数... 详细信息

为了解决外差干涉相位测量中多通道采样信号间的串扰误差对相位测量精度的影响,提出了一种基于采样信号频谱分析的预补偿方法来实现信号串扰误差的补偿和消除。首先建立基于锁相放大的正交鉴相法的信号串扰误差理论模型,阐明了串扰系数、输入信号幅值比和串扰信号相位偏移对相位测量误差的影响;设计仿真实验验证了该误差模型和补偿方法的有效性;然后基于紧凑型FPGA开发平台设计了相位测量实验,结果表明该补偿方法能够有效消除信号串扰误差的影响,补偿后相位测量的最大误差从0.34°下降到0.01°;最后搭建了外差干涉仪并与高精度的压电位移平台进行比对,实验结果表明补偿后的信号处理系统能够满足外差干涉测量的应用需求。

关键词：测量外差干涉正交鉴相信号串扰频谱分析位移测量

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外差干涉仪混频误差分析

中国激光 2005年第6期32卷 852-855页

作者：宁志高程兆谷高海军中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

共光路外差干涉仪具有很高的分辨率,但因为安装、调试误差会产生非线性误差,影响系统的测量精度。着重分析了在共光路外差干涉仪中由激光光源的椭圆偏振化和沃拉斯顿棱镜的安装方位角误差同时存在的情况下,引起的频率混叠综合误差的大... 详细信息

共光路外差干涉仪具有很高的分辨率,但因为安装、调试误差会产生非线性误差,影响系统的测量精度。着重分析了在共光路外差干涉仪中由激光光源的椭圆偏振化和沃拉斯顿棱镜的安装方位角误差同时存在的情况下,引起的频率混叠综合误差的大小及变化规律。结果发现其造成的非线性误差可达2.2nm,同时还发现两者造成的误差在某些情况下存在一定程度的相互抵消作用。讨论了提高测量系统精度的有效措施,对正确设计和调试激光外差测试系统、提高测量系统精度具有重要意义。

关键词：仪器频率混叠非线性误差外差干涉误差分析

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外差干涉定位系统中的锁相跟踪方法

光电工程 2014年第5期41卷 34-39页

作者：朱维斌朱善安叶树亮浙江大学电气工程学院杭州310027 中国计量学院计量测试工程分院杭州310018

以外差干涉定位系统为研究对象,提出一种基于锁相跟踪的定位方法,简化了传统定位系统结构;就整个定位系统的工作过程及原理进行了说明,证明了锁相跟踪方法的可行性;讨论了系统工作过程中的核心功能环节的实现方法,分别对高频信号的发生... 详细信息

以外差干涉定位系统为研究对象,提出一种基于锁相跟踪的定位方法,简化了传统定位系统结构;就整个定位系统的工作过程及原理进行了说明,证明了锁相跟踪方法的可行性;讨论了系统工作过程中的核心功能环节的实现方法,分别对高频信号的发生、移相脉冲抑制以及鉴相过程进行详细说明。本文就鉴相电路功能和干涉锁相跟踪定位系统的输出进行了测试实验,实验结果证明高频鉴相电路输出准确度达到0.07o,锁相跟踪系统定位输出的合成不确定度为10.1 nm。

关键词：外差干涉锁相定位相位差鉴相

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基于合成波长法的飞秒激光外差干涉测距方法

物理学报 2016年第14期65卷 35-41页

作者：廖磊易旺民杨再华吴冠豪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 北京卫星环境工程研究所北京100094

本文提出了一种基于合成波长法的飞秒激光外差干涉测距方法.系统采用两个带通滤波器产生两个具有一定波长差的单波长,用于产生合成波长.本方法结构简单,能量利用率高.与双频激光干涉仪在40 mm范围内的比对结果表明,该方法比对残差的标... 详细信息

本文提出了一种基于合成波长法的飞秒激光外差干涉测距方法.系统采用两个带通滤波器产生两个具有一定波长差的单波长,用于产生合成波长.本方法结构简单,能量利用率高.与双频激光干涉仪在40 mm范围内的比对结果表明,该方法比对残差的标准差为91 nm.

关键词：频率梳外差干涉绝对距离测量合成波长法

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基于多光束混合外差干涉的相位增强技术研究

物理学报 2020年第19期69卷 25-32页

作者：孔新新张文喜才啟胜伍洲戴玉相里斌北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 中国科学院计算光学成像技术重点实验室北京100094 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

激光外差干涉测量技术是微振动探测的重要手段,随着微纳应用的拓展,人们对精密测量系统的相位检测灵敏度提出了更高的要求.传统提高测量灵敏度的方法有优化外差干涉系统方案、改进相位重建算法和降低关键器件噪声等.本文提出了一种多光... 详细信息

激光外差干涉测量技术是微振动探测的重要手段,随着微纳应用的拓展,人们对精密测量系统的相位检测灵敏度提出了更高的要求.传统提高测量灵敏度的方法有优化外差干涉系统方案、改进相位重建算法和降低关键器件噪声等.本文提出了一种多光束混合干涉的相位增强方法,经过理论推导和实验验证得到如下近似条件:校正光与信号光的初相位相差πrad情况下,两光束的功率越接近,系统对目标的弱振动振幅响应越大.实验设计的两光束功率相差1%时,观察到了最大146倍的增强效果,该方法在微振动物体高灵敏度测量上具有较大的应用价值,在现有器件指标和相位解调算法不变的基础上可大幅提高外差干涉测量系统的探测能力.

关键词：外差干涉激光多普勒效应相位增强混合干涉

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高加速度超精密激光外差干涉测量模型

光电工程 2007年第8期34卷 72-75页

作者：陈洪芳丁雪梅钟志谭久彬王维雅谢站磊李海英哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学航天学院通信工程系黑龙江哈尔滨150001

为了精确地描述激光外差干涉在高加速度超精密测量中加速度对位移测量精度的影响机理与规律,建立了高加速度超精密激光外差干涉位移测量模型。通过分析测量棱镜三维运动对多普勒频移的影响,推导出高加速度激光外差干涉位移测量模型。理... 详细信息

为了精确地描述激光外差干涉在高加速度超精密测量中加速度对位移测量精度的影响机理与规律,建立了高加速度超精密激光外差干涉位移测量模型。通过分析测量棱镜三维运动对多普勒频移的影响,推导出高加速度激光外差干涉位移测量模型。理论分析和仿真实验表明,当测量加速度为9m/s2,匀加速运行的位移为500mm时,由于加速度变化引起的相对论性效应对测量精度的影响为5nm。高加速度超精密激光外差干涉位移测量模型的建立,可提高激光外差干涉在高加速度超精密测量中的测量精度,为激光外差干涉在高速和超高速测量领域的应用提供了理论依据。

关键词：外差干涉超精密测量模型加速度高速测量

外差干涉仪非线性误差补偿抑制与测量研究进展

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激光与光电子学进展 2021年第11期58卷 30-42页

作者：张鹏崔建军中国计量科学研究院几何量计量科学研究所北京100029

由于存在周期性的非线性误差,外差激光干涉仪的测量精度很难提高。对此,首先分析了外差激光干涉仪中非线性误差的来源,包括频率混叠、偏振混叠与鬼影虚反射。然后讨论了非线性误差的补偿与抑制技术,包括干涉信号处理、传统结构改进、偏... 详细信息

由于存在周期性的非线性误差,外差激光干涉仪的测量精度很难提高。对此,首先分析了外差激光干涉仪中非线性误差的来源,包括频率混叠、偏振混叠与鬼影虚反射。然后讨论了非线性误差的补偿与抑制技术,包括干涉信号处理、传统结构改进、偏振光空间分离、调相双零差干涉,接着介绍了非线性误差的测量技术,包括干涉信号处理测量、双相位差分检测、法布里-珀罗干涉仪检测。最后对非线性误差的补偿、抑制和测量技术做了总结与展望,为相关领域的研究提供了参考与借鉴。

关键词：测量外差干涉非线性误差误差补偿非线性测量

基于锁相混频原理的高精度激光外差干涉信号的处理方法研究

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传感技术学报 2005年第3期18卷 547-550页

作者：张贵珍陈本永周砚江浙江理工大学测控科学与技术系杭州310018

利用锁相环实现拍频转换,将高频干涉拍频信号降频至1.0 kHz,通过填脉冲式测相方法获得被测相位差。实验结果表明利用该方法在拍频转换后易于获得0.078°的高精度相位差,而且该方法具有实现电路简单、频率稳定性高和相位跟踪稳定的优点。

关键词：外差干涉信号处理锁相环混频