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基于色散干涉图像的拼接望远镜共相零位标定方法研究

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物理学报 2016年第19期65卷 296-304页

作者：颜召军陈欣扬郑立新丁媛媛朱能鸿中国科学院上海天文台光学天文技术研究室上海200030

镜面拼接是一种提高望远镜分辨率的有效方法,拼接子镜间的相位平移误差是影响拼接望远镜成像质量的重要因素.针对当前拼接望远镜中的共相问题,提出了色散干涉图像峰值比值为评价函数的共相零位标定方法.以两个子镜为研究对象,对该共相... 详细信息

镜面拼接是一种提高望远镜分辨率的有效方法,拼接子镜间的相位平移误差是影响拼接望远镜成像质量的重要因素.针对当前拼接望远镜中的共相问题,提出了色散干涉图像峰值比值为评价函数的共相零位标定方法.以两个子镜为研究对象,对该共相零位标定方法进行了仿真验证,并搭建了两孔径共相零位标定实验平台,验证了基于色散干涉图像的拼接望远镜共相零位标定方法的可行性.实验结果表明,该方法不受2π模糊性问题影响,可在几百微米共相误差范围内以10 nm左右精度对共相零位进行标定,解决了现有标定方法动态范围受限的问题.

关键词：拼接望远镜平移误差色散干涉共相

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光学频率梳色散干涉绝对测距研究

光学频率梳色散干涉绝对测距研究

作者：彭博天津大学

学位级别：硕士

随着航天科技与工业技术的进步与发展,大长度、高精度的距离测量越来越受到重视,传统增量式激光测距已经不能满足现场测距的需求,因此如何实现大长度、高精度的绝对距离测量成为关键。光学频率梳近年来在绝对测距领域发展迅速,各种基于... 详细信息

随着航天科技与工业技术的进步与发展,大长度、高精度的距离测量越来越受到重视,传统增量式激光测距已经不能满足现场测距的需求,因此如何实现大长度、高精度的绝对距离测量成为关键。光学频率梳近年来在绝对测距领域发展迅速,各种基于该光源的绝对测距理论不断被提出与完善,如飞行时间法、色散干涉法、双光梳异步采样等。测距范围可达千米级别,同时测距精度可达微米级别,光学频率梳绝对测距理论的仪器化与商用化也指日可待。本论文将着重分析基于光学频率梳的色散干涉绝对测距理论,并搭建了绝对测距系统,实现了大长度高精度绝对测距。主要工作内容如下:建立了光学频率梳数学模型与信号模型,用于研究光学频率梳这一光源独有的时域与频域特性,深入的分析光学频率梳的脉冲宽度,脉冲间隔与峰值强度与其频谱之间的关系。通过对光源性质的研究为色散干涉与其他绝对测距理论的研究打下基础,并基于这两种模型实现了色散干涉绝对测距原理的仿真分析。详细分析了色散干涉绝对测距原理,着重研究了这种测距原理非模糊范围与测距分辨力,得到测距非模糊范围由光源的重复频率决定,测距分辨力由光源光谱宽度决定。并在此基础上搭建了色散干涉绝对测距系统,实现了玻璃厚度与玻璃折射率的高精度绝对测量。该系统结构简单稳定,充分体现了色散干涉的特点。在理论分析与实际应用的基础上,研究了色散干涉大长度绝对测距的实现方式,通过实验对比,找到了一种适用于色散干涉信号载波频率解调的算法。搭建了大长度绝对测距系统。在国家计量院实现了基于光学频率梳色散干涉的大长度绝对测距实验,测距结果表明在70 m范围内,该测距系统测距精度优于12μm,相对不确定度优于1.8×10.基于光学频率梳的色散干涉绝对距离测量系统结构简单稳定,在大长度高精度绝对测距方面有较大的潜力,如何拓展这种测距系统的非模糊范围,提高测距分辨力将是接下来的研究方向,将这种测距理论应用于实际测量并实现仪器化将成为研究重点。

关键词：绝对距离测量光学频率梳色散干涉

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飞秒激光频率梳精密测距技术综述

仪器仪表学报 2017年第8期38卷 1859-1868页

作者：周维虎石俊凯纪荣祎黎尧刘娅中国科学院光电研究院激光测量技术研究室北京100094 中国科学院大学北京100049

高精度绝对距离测量在科技发展中具有重要的作用,传统的测量方法已无法满足日益提高的测量要求。光学频率梳是重频和相位完全锁定的锁模脉冲激光,具有很高的空间、时间和频率分辨率。基于光频梳的测距技术由于在大尺寸计量及未来空间任... 详细信息

高精度绝对距离测量在科技发展中具有重要的作用,传统的测量方法已无法满足日益提高的测量要求。光学频率梳是重频和相位完全锁定的锁模脉冲激光,具有很高的空间、时间和频率分辨率。基于光频梳的测距技术由于在大尺寸计量及未来空间任务中的应用潜力引起了极大关注。介绍了光频梳测距技术的发展与现状,重点介绍了5种测量原理,包括合成波长干涉法、多波长干涉法、色散干涉法、双光梳干涉法和飞行时间法。

关键词：飞秒激光频率梳激光测距合成波长干涉多波长干涉色散干涉

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基于飞秒激光器光学频率梳的绝对距离测量

光电工程 2011年第8期38卷 79-83,89页

作者：许艳周维虎刘德明丁蕾华中科技大学光电子科学与工程学院武汉430074 江西理工大学应用科学学院江西赣州341000 中国科学院光电研究院北京100094

提出使用飞秒激光器的光学频率梳测量绝对距离的方法。将一个飞秒激光器作为绝对距离测量的光源,搭建迈克尔逊干涉结构,利用色散干涉原理进行相应的光谱分析,得到干涉光路的光学路径差引起的相位差,最终计算出干涉光路的光学路径差。实... 详细信息

提出使用飞秒激光器的光学频率梳测量绝对距离的方法。将一个飞秒激光器作为绝对距离测量的光源,搭建迈克尔逊干涉结构,利用色散干涉原理进行相应的光谱分析,得到干涉光路的光学路径差引起的相位差,最终计算出干涉光路的光学路径差。实验结果表明我们的长度测量方法精确度高,分辨力达到纳米量级。最小测量距离达到9μm,非模糊范围达到5.75mm。相对于传统白光色散干涉技术的有限测量范围,最大测量距离可以扩展到任意长度。

关键词：绝对距离测量飞秒激光器光学频率梳色散干涉

基于光学频率梳的高精度距离测量研究进展(特邀)

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光电技术应用 2021年第5期36卷 42-48页

作者：秦鹏王思佳中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京

光学频率梳的输出信号在时域上表现为等间隔排列的超短脉冲序列,在频域上表现为一系列相位相干的分立谱线,可作为参考标准实现高精度的距离测量,在科研和工业领域拥有非常广阔的应用前景。文中回顾了近年来光学频率梳高精度测距研究的进... 详细信息

光学频率梳的输出信号在时域上表现为等间隔排列的超短脉冲序列,在频域上表现为一系列相位相干的分立谱线,可作为参考标准实现高精度的距离测量,在科研和工业领域拥有非常广阔的应用前景。文中回顾了近年来光学频率梳高精度测距研究的进展,对单光梳飞行时间法、双光梳下采样法、色散干涉法等几类典型测距方案的工作原理和代表性结果进行了阐述,并对上述方案的优势、局限性及适用的工作场景进行了分析,最后介绍了新型双光梳激光器和微腔光学频率梳在测距领域的应用以及对系统性能的提升。

关键词：光学频率梳距离测量飞行时间光学下采样色散干涉