光纤激光拍频传感器

从传感系统结构的角度分两方面介绍了光纤激光拍频传感技术的研究进展:一是超短腔偏振光纤激光拍频传感系统,利用激光谐振腔生成的两个正交偏振激光,阐释了正交偏振拍频传感器的技术原理及其波分复用、频分复用、波分/频分混合复用等大规模传感器阵列技术。另一个是较长谐振腔的多纵模光纤激光拍频传感系统,介绍了直腔型和环腔型两种传感原理,以及结合波分复用、频分复用、波分/频分混合复用等技术的光纤激光拍频传感网络,实现了传感的大规模网络化。这些传感器将在环境监测、地震勘测、大型土木工程健康监测、水声检测、航天航空等领域具有广阔的应用前景。     

微型激光干涉仪

在米范围移动距离中,纳米级的高分辨测量系统,获得越来越重要的意义.然而,至今这类测量系统大多数不轻便且价格昂贵.本文介绍的是一种半导体激光干涉仪全新的设计方案,其结构简单,传感器十分轻便(直径17mm),具有至今未达到的效率,是距离、力、硬度或折射率理想的测量工具.     

无导轨激光干涉仪：大尺寸测量领域的奇葩

激光技术的快速发展为大尺寸精密测量开拓了崭新的领域。近20年来，出现了多种无导轨大尺寸测量方法，其中，受到广泛关注的无导轨激光干涉仪是近年来发展很快的一种先进测量方法。     

激光双光路显微干涉仪

本文介绍了一种激光显微干涉仪器，它的基本原理和结构是：借助沙敏干涉仅的结构，可得到等光程的双光路测量系统；采用He-Ne激光（TEM00模）做光源，为了能观察到微小光学材料或介质材料的光学性能，在等光程的一个光路中置入样品，则视场中将出现样品引起的干涉图案，此外，又设置了显微系统进行观察，必要时还可对图象摄影记录。     

基于FP-LD强反馈的光纤迈克尔逊干涉仪传感系统

针对采用传统自组光纤激光器的光纤传感系统存在成本较高和结构复杂等问题,提出了一种基于商用激光器强反馈的光纤迈克尔逊干涉仪(FMI)传感解调系统。该系统采用商用法布里-珀罗腔型半导体激光器(FP-LD)为光源,由直流电源直接驱动,经FMI的反射、干涉后对其形成强反馈;利用多纵模激光拍频解调技术实现对FMI的传感解调,将FMI光域干涉光强的变化直接转化为电域拍频包络的变化。研究了不同FMI臂长差时拍频信号随温度的变化过程及传感系统灵敏度。实验结果表明:当臂长差分别为0.45、0.40 m时,灵敏度分别为325、358.33 kHz/℃。     

基片式多纵模拍频光纤激光位移传感器

提出并设计了一种基片式多纵模拍频光纤激光位移传感器,利用谐振腔中不同模式之间的拍频信号实现传感,可以监测物体微小位移。该传感器采用应变传感基片结构,有效对光纤进行保护,并能缓冲拉伸和压缩带来的形变,增加传感器灵敏度。同时在原有多纵模拍频光纤激光器的基础上进行了改进,使系统获得更高的信噪比。阐述了多纵模拍频传感器的测量原理,设计制作应变片并搭建实验平台。实验选取4个不同拍频信号作为传感信号,实验数据表明:在0~30 mm范围内,频率漂移基本呈线性变化,线性拟合度最高可以达到0.999 4,这与理论推导结果一致。由于拉伸平台的拉伸精度限制,该传感器的测量精度为110-3 mm。经过反复实验表明,该传感器具有良好的稳定性。     

高精神激光干涉仪定位系统

ＨＰ公司推出的新产品５５２７Ａ型双叔激光干涉仪的精密测量系统,采用数字控制ＨＰ－１０９３６Ａ伺服轴板为核心组成的闭环位置控制线路,取得了亚微米有的定位精度和重复精度。重点介绍ＨＰ－１０９３６Ａ伺服轴板的功能,推导出具有前馈补偿ＰＩＤ控制器的传递函数表达式,分析ＰＩＤ根轨迹图上零点的位置对伺服系统稳定性的影响,介绍控制器的调研方法,以及采用ＨＰ－３６５２Ａ动态信息号分析仪,可实现伺服轴板的快速调试,     

He-Ne拍波激光干涉仪的研究

介绍了一种可对大尺寸工件进行无导轨精密测量的方法和装置。装置以双纵模热稳频HeNe激光器为光源。理论及实验均证明该光源的频差有较高的稳定度(室外不低于1×10-7)和强的抗干扰性,拍波频率约为750MHz,拍波长约为400mm。该装置以拍波合成的场强信号的节点为对准标志,以光路组合形成的双频激光干涉仪测量尾数部分。实验表明,该装置的节点定位精度小于0.05mm,尾数测量部分分辨率为0.08μm,整个测量系统可在20m范围内进行精度为±50μm+1.5×10-6·L(L为被测长度,单位为m)的测量。     

大尺寸无导轨激光精密测量仪的研究

介绍了一种大尺寸、无导轨激光干涉精密测量的方法与装置。该测量装置以稳定度较高和抗干扰性强的双纵模热稳频He -Ne激光器为光源 ;以拍波合成的场强信号的节点为对准标志 ;以光路组合形成的双频激光干涉仪测量尾数部分。实验测量结果表明 :节点定位精度小于 0 .0 5mm ,尾数测量部分分辨率为 0 .0 8μm ,整个测量系统在 2 0m范围内的测量精度达± ( 5 0 1.5× 10 - 6 L) μm(L为被测长度 ,单位为m)。     

利用激光全息干涉法测量微小机械变形方向

提出用可分离双参考光两次曝光全息测量物体变形方向的方法。设计的光路系统用两个平面反射镜将一束扩展激光束分成两束参考光和一束物光,籍此记录物体变形下的可分离双参考光两次曝光全息图。该全息图再现的两个像的图层可以被分离,再现的全息干涉图上的条纹可通过改变曝光次序和微位移再现参考光虚点光源的位置而移动。物体变形方向、干涉条纹移动方向和反射镜位移方向以及曝光次序之间有确定的关系。该干涉图含有物体变形方向和位移数值两种信息。从理论上重点分析了物体变形方向信息所遵循的基本规律,并由此得出了测量物体变形方向的方法。最后给出了实验结果。实验表明提出的方法和理论是正确的,物体变形方向的检测正确率可达100%。     

激光双曝光全息干涉技术在测取射流密度场中的应用

准确预测射流流场密度对引信电机的研制有着重要的作用。本文介绍一种采用双曝光全息干涉法测取射流流场密度的基本原理及实验过程。给出了射流空场和射流绕模型情况下不同速度的密度场分布及变化规律,为射流流场密度分布的定量测量提供了一种新的方法。     

激光双曝光全息干涉技术在测取柴油机压缩温度场中的应用

缸内压缩温度对柴油机的着火与燃烧有着重要影响,本文介绍用双曝光全息干涉法测取柴油机压缩温度场的基本原理及实验过程,在实际发动机中测取了压缩过程中缸内的温度分布及变化历程,为柴油机压缩过程缸内温度分布的定量测量提供了一种新的方法。     

半导体激光器的光学反馈干涉及传感应用

分析和讨论了激光反馈干涉现象 ,根据半导体激光器的反馈干涉理论 ,研究了反馈干涉模型及其信号的调制和解调方法 ,介绍了典型的传感应用。理论和实验表明 ,激光反馈干涉的理论不同于传统干涉 ,信号处理方法也有其特点。半导体激光器的光学反馈干涉系统具有结构简单、光路易准直、无需附加器件的特点 ,因而能够发展成小型、在线测量和过程控制的传感器 ,测量距离、位移和速度 ,在微机械、光学工程等领域具有应用前景。     

用改进的光谱相位相干直接电场重构法装置测量飞秒激光脉冲的相位

在对光谱相位相干直接电场重构法(SPIDER)硬件和软件进行深入研究的基础上,建立了光谱相位相干直接电场重构法测量系统。测量装置中,利用厚度为50μm的非线性晶体(BBO)来保证测量装置的带宽,并对分束镜进行改进,使之引入色散减小。自行开发了一套基于Labveiw软件的光谱相位相干直接电场重构法测量系统,并能够用于实时测量。其中在还原算法中以脉冲对倍频干涉条纹中的ωτ作为线性快变项,并只对具有干涉条纹部分的频率范围进行还原相位,大大提高了光谱相位相干直接电场重构法测量的精度。用此系统测量了钛宝石激光振荡器的输出脉冲特性,并与干涉自相关比较,证实了测量的准确性。     

用于远距离干涉测量的外腔半导体激光器

采用中心波长为942.4nm、初始线宽大于1200GHz的半导体激光器(LD),使用littrow型自准直光栅外腔结构,以精度为10-3/℃的温控手段,实验得到了功率恒定、模式单一稳定、线宽优于1.2MHz(Δλ<3.5×10-6nm)的激光输出,可应用于程差大于250m的干涉测量,使测量系统易于调制、便于集成。     

偏振分光镜分光性能非理想对激光外差干涉非线性误差的影响

为了减小激光外差干涉纳米测量的非线性误差,必须明确偏振分光镜(PBS)分光性能非理想对非线性误差的影响机制.推导出非理想情况下偏振分光镜透射率和反射率的激光外差干涉非线性误差模型,建立了偏振分光镜分光性能非理想对非线性误差二次谐波的影响模型.仿真结果表明,偏振分光镜的透射率和反射率非理想对非线性误差的影响为一次谐波,且偏振分光镜分光性能越差,其对非线性误差的影响也越大.在偏振分光镜反射率为0.90的情况下,偏振分光镜透射率从1减小到0.90时,非线性误差由0.62 nm增大到1.24 nm.当存在偏振分光镜旋转角度误差时,偏振分光镜分光性能非理想引起的非线性误差不增加二次谐波分量,但增大了非线性误差一次谐波分量,严重影响非线性误差的大小.当偏振分光镜旋转角度误差为5°时,偏振分光镜透射率从1变为0.90,非线性误差从0.39 nm增大到1.41 nm.     

应用激光散斑法研究模拟滑坡土体的变形破坏过程

通过激光散斑法在模拟滑坡土体变形破坏过程研究中的应用,表明在滑坡体失稳之前,土体表面各点位移大小和方向随所处部位而异,且滑坡体最终失稳就是由于土体滑动带附近各种微细破裂累计作用的结果。而这种微观变形及破裂过程是常规试验无法测得的。