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激光陀螺双纵模自偏频机理研究

激光陀螺双纵模自偏频机理研究

作者：潘鹏贵州大学

学位级别：硕士

激光陀螺作为捷联式惯性导航系统中的核心元件,具有精度高、动态范围大、可靠性高、耐振动冲击等诸多优点,在航天航空等领域具有广泛的应用前景。激光陀螺闭锁效应是影响其精度的主要原因,实验中所发现的双纵模自偏频效应可以很好的规... 详细信息

激光陀螺作为捷联式惯性导航系统中的核心元件,具有精度高、动态范围大、可靠性高、耐振动冲击等诸多优点,在航天航空等领域具有广泛的应用前景。激光陀螺闭锁效应是影响其精度的主要原因,实验中所发现的双纵模自偏频效应可以很好的规避锁区问题。本文从理论研究上探索双纵模自偏频的机理,获得自偏频稳定工作条件,为双纵模自偏频激光陀螺的工程化应用提供理论指导,具体研究内容如下:1.研究了激光陀螺基本工作原理,分析了激光陀螺的主要误差源,重点分析了激光陀螺的闭锁效应,在此基础上通过激光三阶微扰理论获得了激光陀螺在双纵模工作模式下的数学模型和Lamb系数计算方法;2.在Simulink中搭建仿真平台,对激光陀螺在双纵模工作下的Lamb系数进行仿真分析,获得了激光陀螺能够产生双纵模自偏频现象的必要条件;模拟了双纵模激光陀螺光强调谐曲线并分析了双纵模调谐的特点;基于龙格-库塔算法求解了激光陀螺在双纵模工作模式下的自洽方程组,获得激光陀螺在双纵模工作模式下的光强、输入角速度和输出角速度的工作特性,并分别分析了激光陀螺的谐振腔腔长、调谐频率和相对激发度对双纵模自偏频现象产生的影响;3.在激光陀螺双纵模自偏频实验中对理论分析结果进行初步验证。通过光强调谐特性实验得到了光强调谐曲线;对光强调谐范围内的锁区阈值进行实验测试,通过实验数据分析了稳频电压对激光陀螺锁区和自偏频量的影响。本文利用双纵模自偏频效应消除激光陀螺锁区,在实验中能够产生稳定的双纵模自偏频现象,这对研制零锁区激光陀螺具有重要参考价值。

关键词：激光陀螺双纵模自偏频 Lamb系数

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双纵模双频激光干涉仪

光电工程 1988年第2期 10-22页

作者：周肇飞迟桂纯程相荣黄仲平成都科技大学激光测试研究室

本文介绍了一种双纵模双频激光干涉仪的原理,结构及激光光源采用的热稳频原理。激光源采用热稳频方法,不使用压电晶体也不用线膨胀系数小的材料做谐振腔,无须外加磁场,只使用电真空玻璃制造的普通全内腔式He-Ne激光管。干涉仪成本低,激... 详细信息

本文介绍了一种双纵模双频激光干涉仪的原理,结构及激光光源采用的热稳频原理。激光源采用热稳频方法,不使用压电晶体也不用线膨胀系数小的材料做谐振腔,无须外加磁场,只使用电真空玻璃制造的普通全内腔式He-Ne激光管。干涉仪成本低,激光管寿命长,并能获得550—650MHz的拍频,使干涉仪具有良好的动态测量性能。本仪器经中国测试技术研究院测定,其偏差小于0.1μm/800mm,稳频精度优于2×10;,频率复现性:1×10;。

关键词：双纵模激光源双频激光干涉仪稳频谐振腔双频干涉仪激光波长拍频可逆计数器加减法计数器激光器光激射器电子器件激光光源

双纵模He—Ne激光时间相干度的时谱特性及其可能应用

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量子电子学 1988年第1期 42-47页

作者：印建平苏州大学激光研究室

本文重点从理论上分析研究了双纵模He-Ne激光时间相干度的时谱特性(以下简称TC时谱特性),给出了相应的时谱公式与实验结果,并就双纵模He-Ne激光TC时谱特性的可能应用进行了初步的理论探讨。

关键词：双纵模相干度 He Ne 激光谱特性

He—Ne激光器双纵模平行偏振的“定性理论”解释

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西北大学学报(自然科学版) 1985年第3期 33-39页

作者：李应刚西北大学物理系

运用常微分方程的定性理论,解释了一个与一些报道不符的新的实验现象内腔双纵模激光器两模的偏振方向平行。

关键词：双纵模偏振特性激光器光激射器电子器件 Ne He 定性理论数学理论

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高测速双纵模双频激光干涉仪系统的研究

工具技术 2010年第7期44卷 97-100页

作者：吴燕华董璐张涛水力学与山区河流开发保护国家重点实验室(四川大学) 四川大学激光应用研究所

以合适频率的高稳定度电子振荡器信号分别与双纵模热稳频双频激光干涉仪输出的频率过高的测量和参考信号混频,将信号载波频率降至计数器允许频率范围内,得到全交流的高测速双纵模双频激光干涉仪系统。本文给出了高测速双纵模双频激光干... 详细信息

以合适频率的高稳定度电子振荡器信号分别与双纵模热稳频双频激光干涉仪输出的频率过高的测量和参考信号混频,将信号载波频率降至计数器允许频率范围内,得到全交流的高测速双纵模双频激光干涉仪系统。本文给出了高测速双纵模双频激光干涉仪系统光路框图和信号处理框图,并给出了振荡器频率选择的基本公式。所研制系统纵模间隔约728MHz,计数器选用最大允许计数频率10MHz的82c54,振荡器为频率为723MHz的JE0723型介质振荡器。在3m激光测长机上的实验证实:系统分辨率为0.32μm时,最大允许测量速度可达1300mm/s,能满足各种高速运动设备的检测及标定需求。

关键词：高测速双纵模双频激光干涉仪振荡器计数频率

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双纵模He-Ne激光无导轨大尺寸测量仪研究

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双纵模He-Ne激光无导轨大尺寸测量仪研究

内腔双纵模He-Ne激光器相邻模偏振的反常非正交现象

2006年全国光电技术学术交流会

作者：张涛杨春生周肇飞四川大学激光应用研究所

一种基于拍波干涉原理的无导轨大尺寸测量系统已研制成功。它以双纵模热稳频He-Ne激光为光源,其两纵模生成于同一振腔内具有天然同轴的优势,在整个测量范围内不会发生光束分离。两纵模频差约790 MHz,拍波波长约380 mm。其稳定度(即拍波... 详细信息

一种基于拍波干涉原理的无导轨大尺寸测量系统已研制成功。它以双纵模热稳频He-Ne激光为光源,其两纵模生成于同一振腔内具有天然同轴的优势,在整个测量范围内不会发生光束分离。两纵模频差约790 MHz,拍波波长约380 mm。其稳定度(即拍波波长稳定度)与激光频率稳定度相同,在无空调并有冷热气流吹拂时可保证不低于10-7。两纵模频差以拍波节点为对准标志,采用自适应滤波和小波锐化器有效滤除噪声,从而提高了节点检测的测量精度。测量起点和终点到最近节点的距离由同一光源分出来的双频干涉仪精确测定,分辨力为0.08μm。经实验验证:系统的测量范围大于20 m,测量不确定度优于30μm/10 m。

关键词：大尺寸拍波双纵模节点不确定度

来源： cnki会议评论

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光电子．激光 1997年第3期8卷 189-192页

作者：赵明山李艺李国华赵建平曲阜师范大学激光研究所曲阜师范大学物理系

本文报道对内腔双纵模Ｈｅ－Ｎｅ激光器观察到的反常现象一相邻纵模偏振方向的非正交现象。

关键词：双纵模偏振氦氖激光器

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基于双纵模激光自混合干涉的正交相位解调位移测量技术

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基于双纵模激光自混合干涉的正交相位解调位移测量技术

作者：胡晓慧哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

位移测量是工业测量中的重要环节,激光自混合干涉技术因其测量系统结构紧凑、易于准直、精度高等优点被广泛应用于位移测量领域,通过对携带有被测目标运动信息的激光自混合信号进行分析处理可以实现对目标位移的测量。但是在位移测量的... 详细信息

位移测量是工业测量中的重要环节,激光自混合干涉技术因其测量系统结构紧凑、易于准直、精度高等优点被广泛应用于位移测量领域,通过对携带有被测目标运动信息的激光自混合信号进行分析处理可以实现对目标位移的测量。但是在位移测量的过程中如何简化位移重构过程,提高位移测量的精度一直是激光自混合干涉位移测量的一个重要研究方向。本文以双纵模激光器为光源研究了一种基于自混合干涉效应的正交相位解调位移测量技术,通过对自混合信号进行移相,构造两路正交信号,然后采用正交解调算法对信号进行解调,从而实现位移测量。本文的主要研究内容如下:本文首先对激光自混合干涉机理进行了详细的理论推导与分析,建立了双纵模激光自混合干涉功率信号与被测目标位移之间的函数模型,通过数值模拟的方法探究了不同反馈水平对激光自混合干涉信号的影响。基于上述分析确定了微弱反馈水平下双纵模激光自混合信号无波形分立现象,为后续的研究提供了理论基础。基于双纵模激光自混合干涉理论,研究了一种通过在光路中引入双折射器件和偏振分光器件构造两路正交自混合信号实现位移测量的方法。通过理论和仿真证明了调节双折射器件可以改变两路自混合信号的相位差,在一定的旋转角度下可以获得两路相位差为90°的正交自混合干涉信号,然后利用正交解调算法对正交信号解调实现位移测量。对实验系统装置进行了选型和搭建,在不同的实验条件下验证了该方法的可靠性。为了降低位移重构过程中对于测量系统调节精度的要求,研究了一种移相正交算法。利用该算法对双纵模激光自混合干涉系统中获得的非正交信号进行处理,可以通过算法手段获得两路正交信号,然后利用正交解调算法对信号进行处理实现位移测量,通过一系列的仿真和实验验证了该算法的有效性。

关键词：激光自混合干涉位移测量正交解调移相正交双纵模

基于非平衡功率锁定的宽温域激光稳频技术研究

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基于非平衡功率锁定的宽温域激光稳频技术研究

作者：王彦哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

激光干涉位移测量技术具有非接触、高测量精度、高动态测量范围、高信噪比以及可溯源的特点,在超精密装备制造加工、超精密计量测试等领域得到了广泛应用。随着我国科学技术的快速发展,以激光干涉位移测量技术为核心的绝对重力测量已成... 详细信息

激光干涉位移测量技术具有非接触、高测量精度、高动态测量范围、高信噪比以及可溯源的特点,在超精密装备制造加工、超精密计量测试等领域得到了广泛应用。随着我国科学技术的快速发展,以激光干涉位移测量技术为核心的绝对重力测量已成为进行资源勘探、导弹弹道计算等野外环境应用的研究热点,但这些野外环境本身具有极端的温度环境或者存在较大的昼夜温差。而作为激光干涉测量长度基准的激光器大多应用于实验环境和工业现场,无法在极端温度环境下正常工作,这严重制约了激光干涉仪应用范围。因此研究在宽温域条件(-20～40℃)下的高频率准确度稳频技术以及仪器对于激光干涉仪的发展应用来说至关重要。本文以633 nm双纵模热稳频He-Ne激光器为研究对象,深入分析宽温域工作环境对稳频激光器频率准确度的影响,并针对宽温域温度环境导致激光器频率准确度下降甚至无法稳频的问题,提出了基于非平衡功率稳频的宽温域激光稳频技术。主要研究工作如下:针对宽温域对稳频光路中光电元器件的影响,基于光学元器件琼斯矩阵建立稳频光路光学元件的温漂特性模型,分析温度导致光束混叠对稳频精度的影响机理,指导光学元件的选型,为宽温域下的高精度激光稳频结构设计提供理论基础。在对双纵模功率平衡稳频原理及方案分析的基础上,深入分析宽温域工作环境中温度、外界气压等因素对平衡功率稳频方法下的双纵模激光器频率准确度的影响,建立温度与激光器频率漂移模型,为宽温域下的高精度激光稳频提供理论基础。针对宽温域下稳频激光器激光频率准确度下降的问题,提出基于非平衡功率稳频的宽温域激光稳频方法,该方法首先以环境温度作为反馈,建立环境自适应预热温度设定方案,并基于纵模级数反馈值精准确定稳频温度点,实现宽温域范围内稳频;其次根据所建立的激光频率与输出光功率的模型、激光输出频率与环境温度值的模型,调节激光器的非平衡功率稳频点,使激光器输出同一频率,实现宽温域范围内的激光频率高准确度稳频。在上述研究的基础上,设计和研制了基于非平衡功率稳频的宽温域激光器,并对所提出的稳频方法和研制的稳频装置进行实验验证,实验结果与分析表明,本文设计的宽温域非平衡功率热稳频He-Ne激光器在-20～40℃的温度范围内激光器频率准确度达到1.0×10。

关键词：宽温域双纵模热稳频 He-Ne激光器非平衡功率频率准确度