干涉仪速度波动对光谱信噪比的影响规律研究

干涉仪速度波动是影响光谱信噪比的重要因素之 一,为了进一步提高光谱信噪比 ,对干涉仪速度波动与光谱信噪比 之间的关系进行了研究。文中从旋转角度、反馈速度测量、电路噪声等方面定量分析了倾斜 式干涉仪光程差速度波动的成因, 在此基础上,通过理论分析和实验验证了光程差速度不稳定性对光谱信噪比的影响规律。实 验结果表明,在同一波数区间,光 程差速度稳定性越高,光谱信噪比越好,速度稳定性提高5%时,光谱信噪比提高约14%—16%。当光程差速度恒定时,低波数段 的光谱信噪比明显优于高波数段,2100200 c m－1波段比2500600 cm－1波段的信噪 比高约20%。该研究成果为高信噪比光谱仪的设计提供了理论基础。     

分离通道光子非定域相干的半经典解释

J.D.Franson提出一项关于验证空间与时间Bell不等式的双光子相关实验,这一设想由Mandel等人利用下转换光子对的双光子相关实验进行了验证。实验中使由非线性晶体在高单色性高频激光作用下产生的一对光子,分别通过两组Mach—Zehnder类型干涉仪组成的1、2两个分离通道,每一干涉仪都包含由半透镜与反射镜组成的长光程与短光程臂,两臂之间的时间延迟远大于通过光束的相干时间,这也可认为是光程差大于光子波包的长度,两组干涉仪各自的两臂间程差基本一致,都具有前述特点。通过两分离干涉仪通     

Bragg光纤光栅构成的合成光源进行位移测量的研究

给出了一种基于布喇格光纤光栅技术进行位移测量的方法.合成光源由宽带光源经不同的布喇格光栅而得到,波长稳定性由温度稳定器进行控制.合成光源的波长要比常规光源的波长长,所以允许的光程差测量范围提高了几百倍.布喇格光纤光栅的波长准确性提高了干涉仪的测量准确性.此外,本文还利用了光外差法马赫-曾德干涉仪精密测量位移变化.     

三平板剪切干涉仪自动测试系统

三平板剪切干涉仪是环路剪切干涉仪中最简单的一种,它具有基本等光程、剪切量连续可调、两出射光束恒相互平行等特点。利用三平板剪切干涉仪对激光器出射波面质量进行检测,探讨了由剪切干涉图复原原始波面的1阶微分法,编制了专家辅助软件系统,为光机型的三平板剪切干涉仪配置了实时图像采集、处理系统,实现了光、机、电、算相结合,融硬、软件于一体的数字波面剪切干涉仪,并通过实验验证了方法的重复性精度。     

光纤傅里叶变换光谱技术中激光辅助干涉仪的研究

针对光纤傅里叶变换光谱仪（Fiber Fourier Transform Spectrometer, FFTS）中压电陶瓷非线性调制导致的复原光谱图畸变问题,设计了He-Ne激光辅助干涉仪,利用该干涉仪实现被测光的等光程间隔采样,以及为待测光源光谱定标提供依据。使用该干涉仪测量了632.8nm He-Ne激光光源的干涉信号,采用傅里叶变换算法计算了其光谱图,并与传统光栅光谱仪测量的光谱图进行了比较,分析了两者存在的差异及其原因,为FFTS的后续研制工作提供了有益参考。     

瞬态光学双稳现象的观察

重复率调Q的YAG激光器输出的1.06μ激光分为二束。一束进入光程为6米左右的三平板干涉仪,在此干涉仪内放置主用介质,另一束光经延时后进入干涉仪,光延时的时间等于光在干涉仪中循环一次的时间,并与第一束光同光路。用高分辨率探测器及示波器观察从干涉仪出射的光讯号。实验     

Bragg光纤光栅构成的合成光源进行位移测量的研究

给出了一种基于布喇格光纤光栅技术进行位移测量的方法．合成光源由宽带光源经不同的布喇格光栅而得到，波长稳定性由温度稳定器进行控制．合成光源的波长要比常规光源的波长长，所以允许的光程差测量范围提高了几百倍．布喇格光纤光栅的波长准确性提高了干涉仪的测量准确性．此外，本文还利用了光外差法马赫-曾德干涉仪精密测量位移变化．     

大扫描范围光纤压电相位调制器设计

光纤傅里叶变换光谱仪的光谱分辨率是由最大光程差决定的.设计了一种新型全光纤压电光纤拉伸器,实现了大扫描范围的全光纤压电相位调制,分析了设计中需要考虑的问题.用实验对自行研制的压电光纤拉伸器进行了测试,其光程扫描范围可以达到1.67 mm,增加绕接圈数可以进一步提高光程调制范围.这种光纤拉伸器可广泛用于干涉仪相位调制中.     

摆臂式干涉仪光程差扫描模型及其仿真

为实现摆臂式干涉仪光程差（OPD ）随时间的线性变化,需要摆臂式干涉仪作变速摆动。为此,在分析摆臂式干涉仪光程扫描系统组成的基础上,对干涉仪的电气特性进行了研究,在saber软件中建立了摆臂式干涉仪光程差扫描模型。为验证模型的正确性,将PID算法应用到摆臂干涉仪模型仿真中,研究了干涉仪系统的单位阶跃响应,确定了摆臂式干涉仪PID控制算法的各项参数。仿真结果表明,该模型可用于模拟摆臂式干涉仪光程差扫描过程,能够为干涉仪扫描控制系统的设计提供参考。     

马赫-曾德尔干涉仪对抑制延时特征的作用机理研究

双光反馈和双光注入作为抑制光反馈混沌激光器延时特征峰的两种重要方案,本质上都是通过马赫-曾德尔干涉仪对延时特征峰进行抑制。总结了两种方案中干涉仪对延时特征峰的抑制规律,系统分析了干涉仪在抑制延时特性中的作用与机理。当干涉仪的两臂接近相等时,两路混沌激光的电场强度和相位具有较强的相关性,光的叠加以相干叠加为主,混沌激光的延时特征峰随τd(由于干涉仪两臂存在光程差产生的时间延迟)呈周期性变化;当干涉仪的两臂臂长相差较大且不成比例时,两路混沌激光的电场强度和相位的相关性降低甚至消失,光的叠加为非相干叠加,但是对延时特征峰的抑制仍由干涉项决定,主延时特征峰不随τd变化,同时产生新的延时特征峰。     

Analysis of a novel optical fiber interferometer with common modecompensation

An optical fiber interferometer formed when the unused output of a fiber Mach-Zehnder interferometer is fed back through a length of fiber to the unused input port is discussed. For sensor applications, the resulting optical circuit combines many features of a Mach-Zehnder with the high measured sensitivity of a resonant fiber recirculating delay line. This analysis shows that suitable choice of path lengths preserves high measurand sensitivity, yet it permits complete common-mode compensation in which the effects of all perturbations which uniformly affect the interferometer vanish     

一种基于光学杠杆的新型精密角度传感器研究

在精密角度传感器中,灵敏度和噪声性能是影响传感器精度的主要因素.为了提高角度传感器的灵敏度和噪声性能水平,采用以光学杠杆为基础,与萨格纳克效应(Sagnac)干涉仪结合的方法来建立一种新型的精密角度传感器.Sagnac干涉仪的干涉图样在相消干涉时对2个相干光束的光路差很敏感,而光学杠杆又可将光路差放大,从而提高灵敏度.同时,Sagnac干涉仪的相消干涉能抑制某些噪声源,从而提高噪声性能.通过实验仿真,验证了这种方法构建的精密角度传感器具有较高的灵敏度和噪声性能水平.     

单次曝光显微剪切全息干涉仪

本文所介绍的干涉仪具有全息记录光路简单、自动保证基本等光程、所记录的波前可以在不同的参考背景中复现等项特点,适用于有很高时空分辨要求的干涉测量.     

一种应用于纳米测量机的高精度干涉仪

为实现纳米三坐标测量机(NMM)中大范围高精度位移的测量(测量范围小于40mm,分辨率小于0.1nm),研制了一种大量程纳米级测量精度的实用化外差干涉仪,并对该干涉仪的光学结构进行分析研究。该系统不但克服了双频激光干涉仪混频的固有缺点,而且在结构上利用光学器件的偏振特性,使系统具有共光路、等光程、光学倍程和相位差成90°正交信号等特点,提高了系统分辨率、抗干扰性能和精度。该系统在40mm的测量范围内,具有λ/4 096的分辨率和纳米级的测量精度。实验结果表明,纳米三坐标测量机对样板1次安装10次测量的实验标准差为4.9nm,10次安装10次测量的实验标准差为8.4nm,具有较好的测量重复性。干涉仪结构符合三坐标的测量要求,可安装在纳米三坐标测量机等仪器中,也可用于高精度的位移测量。     

基于等光频细分重采样的调频干涉测距方法

为了解决调频连续波(FMCW)激光器调制非线性导致的测量信号频谱展宽降低激光干涉测距精度的问题, 采用一种基于等光频细分重采样的调频干涉测距方法, 进行了理论分析和实验验证, 获得了双光路测距系统对不同位置目标信号等光频细分重采样后的波形数据, 并进行了频谱分析。结果表明, 通过等光频细分重采样的方法, 使用细分后的时钟信号点对距离大于辅助干涉光路光程差的目标测量信号进行重采样, 消除了激光器的调制非线性的影响, 并且避免了采样点数不足引起信号失真的问题; 在4.3m测量范围内, 等光频细分重采样测距系统与激光干涉仪相比最大残余误差不超过±18.46μm, 最大测量标准差为23.39μm; 该方法使用的辅助干涉光路光程差很短, 受环境的影响较小, 可以获得稳定的时钟信号, 并且可以减少双光路FMCW测距系统的体积与成本。该研究为长距离、高精度调频连续波测量提供了实用参考。     

移相式激光干涉仪抗振技术的研究进展

现代移相式激光干涉仪在光学表面检测和光学系统像质评价中得到广泛的应用,但移相干涉术容易受到环境振动的干扰,时域移相的采样准确性受到影响,难以达到高精度测量的目标。为了进行振动环境下的在线测量,必须采用有效的抗振技术,目前具有这种抗振功能的干涉测试技术日益受到重视。从移相干涉图的采集、干涉仪的光学结构、振动的探测与补偿等角度介绍了移相干涉仪抗振技术的研究进展。     

光程差倍增的纳米级精度激光干涉仪

介绍了一种新型的纳米级精度位移测量激光干涉仪。提出了耦合差动干涉的新方法。通过对光程差进行倍增 ,提高了干涉仪的分辨率和稳定性。该干涉仪结构简洁紧凑 ,光路布局对称性好 ,不存在死光程 ,容易装调 ,符合阿贝原则和结构变形最小原则 ,在 10 mm (可以扩展至 50 mm )测量范围内 ,获得了λ/16 0 0的分辨率和纳米级的测量精度。     

A novel electronically scanned white-light interferometer using aMach-Zehnder approach

A theoretical analysis and experimental evaluation of a novel Mach-Zehnder interferometer (MZI), used as a recovery interferometer in an electronically scanned white-light interferometer is reported. This modified version of a MZI has the advantages of being very simple and compact, with high stability and does not introduce any spatial “misoverlapping” of the beams. In addition, since only one beamsplitter is employed in the interferometer (instead of the usual two used in a conventional MZI), the system is relatively easy to implement and at low cost. Furthermore, this configuration can be simply set to cover a wide range of optical path difference values by simply changing the angle and position of one of the mirrors. This gives the interferometer the advantage of being easily adapted far a range of different measurement applications     

傅里叶光谱仪平动式光程扫描控制系统设计

为实现大气痕量气体的临边和天底超光谱探测,利用时间调制型傅里叶变换光谱仪获取光谱信息,其干涉仪控制系统中光程扫描速度稳定度≥99.5%。针对光程扫描行程长,扫描速度稳定性要求高,设计平动式光程扫描的干涉仪控制系统,并给出扫描实现原理图。由于控制系统存在摩擦力、振动等干扰导致扫描速度波动,理论分析其对干涉信号强度和反演光谱的影响。鉴于角镜扫描运动和扰动具有周期性特点,提出插入式重复控制器来抑制周期性干扰,改善动镜运动速度的匀速性。对控制策略进行MATLAB数值仿真和实验验证,实验结果表明:当角镜以10.625 mm/s运动时,插入式重复控制器可逐周期地改善角镜运动稳定度,最终位移误差为±0.000 25 mm,速度误差为±0.000 4 mm/s;满足速度稳定度≥99.5%的要求。