光量子噪声对激光干涉仪引力波探测器灵敏度的影响

激光干涉仪在引力波发现中起着关键作用,光量子噪声是干涉仪灵敏度进一步提高的主要障碍。详细分析了光量子噪声中霰弹噪声和辐射压力噪声产生的机制和主要特点,讨论了标准量子极限,扼要介绍了信号循环、压缩光场等标准量子极限突破技术。     

具有隔离器功能的激光干涉仪的研究

提出了一种具有隔离器功能的激光干涉仪.既可以进行干涉测量,又具有隔离器功能,可以防止反射光回到光源,使光源保持稳定,确保了测量精度.该干涉仪由常规干涉仪和双级隔离器的结构有机的结合起来,其中某些元件合二为一,使一个元件起到双重功能的作用,同时使干涉光路和隔离光路也相互重合起来.理论分析和实验研究表明:该方案是可行的.隔离度与双级隔离器的隔离度相同,达到了48dB.该装置的干涉测量精度与一般干涉仪一样取决于激光波长,但该装置结构紧凑,简化了测量系统,实际使用更为方便.     

面向空间引力波探测的弱光探测器性能检测与分析

为了研制出满足未来空间引力波探测需求的弱光探测器,初步进行了弱光探测器性能检测,分析了探测器的响应度、响应带宽、本底噪声等性能指标,以筛选出能满足未来空间引力波探测要求的探测器研制途径和解决方案。首先,根据空间引力波探测太极计划的激光器功率、轨道、星间距等设计方案,推算出太极计划所需探测器的性能指标;然后,与中国电子科技集团公司第四十四研究所、西南技术物理研究所和中国科学院上海技术物理研究所等单位合作研制了3款弱光探测器;最后,利用本课题组研制的低噪外差激光干涉系统对其响应度、响应带宽及本底噪声等指标进行检测,并分析了影响探测器性能指标的因素。实验结果表明:其中两款探测器的响应度优于1.8×105 V/W,响应带宽大于10MHz;3款探测器的本底噪声均低于10pm/Hz@10mHz(0.1mHz～1Hz),信噪比高于20dB。这3款探测器在响应度、响应带宽和信噪比等方面具有满足未来太极计划实验星要求的潜力。     

激光干涉仪引力波探测器的基本光学结构

引力波是爱因斯坦广义相对论的重要预言,引力波探测是当代物理学最重要的前沿领域之一。以引力波探测为基础的引力波天文学是一门新兴的交叉科学,是对传统电磁辐射天文学的巨大拓展与补充。作为一种大型的精密光学仪器并作为引力波天文学研究的关键设备,激光干涉仪引力波探测器已在世界各地蓬勃发展起来,开辟了引力波探测的新时代。给出了激光干涉仪引力波探侧器的工作原理和基本光学结构,讨论了主要的性能参数,分析了光学镜的结构特点及测量方法。     

适用于光黏工艺的干涉仪公差保证方法

空间干涉测量系统是空间引力波探测的重要组成部分。本文介绍了一种全玻璃材料的差频激光干涉仪的组成结构和工作原理,对差频干涉仪中双相干光束的匹配对准难题,介绍了一种适用于光黏装配工艺的角度公差和位置公差保证方法。这种方法采用了监测系统和微量调整机构相结合的方式,首先,监控系统可以实现光线相对位置的实时测量,给出被调整光线的调整方向和调整量;然后,微量调整机构可以在平面移动和轴向转动3个自由度上,对目标器件实现微米量级的微量调整;监控过程和调整过程反复迭代,可实现对光学元器件的高精度位置控制和角度控制。实验结果表明,在调整方向上角度公差优于80μrad,位置公差优于85μm。本方案基本满足差频激光干涉仪的装配精度需求,为后续更高精度的装配奠定基础。     

压缩态光场在激光干涉仪引力波探测器中的应用

激光干涉仪在引力波发现中起着关键作用,标准量子极限是干涉仪灵敏度进一步提高的主要障碍,压缩态光场注入是超越标准量子极限的重要手段。分析了压缩态光场的主要特点,讨论了压缩态光场的产生机制,介绍了压缩态光场技术在超越标准量子极限中的应用。     

芬诺公司LP 30激光干涉仪——高性能机床精度校准

LP 30 Compact是全球最畅销的用于长度计量的激光干涉仪，其最大的优点是所有测量功能均采用激光干涉原理．性能稳定，使用可靠，功能扩展性强，价格适中。     

激光干涉仪数字测角的新方法及其应用

介绍了一种基于迈克耳孙干涉仪的精密角度测量系统,该系统利用迈克耳孙干涉仪在几何量测量中的干涉测量技术,通过转换将角位移转换为可以反映干涉光路中光程差变化的线位移,并通过相应电路对干涉条纹进行处理,从而实现了对大转角的精密测量。与以往类似系统相比,该系统具有结构简单、误差恒定、测量精度高、测角范围大、易于数字化等特点。同时,文章还对系统的构成原理、设计注意事项和精度等作了有关的理论分析。     

基于双频激光干涉仪的重型数控机床定位精度测量

采用激光干涉仪对重型数控机床纵向上两段位置定位精度进行测量,得到目标位置点的定位精度和重复定位精度,并对试验值进行了分析,为探索利用虚拟检测方法得到全程精度值打下一定的基础.     

折射率修正技术——激光干涉仪技术综述之四

波长误差是激光干涉仪的重要误差源,而折射率的变化直接影响波长精度,本文介绍了激光折射率修正的原理,比较了间接、绝对、相对三种实用折射率修正方法的特点,分析了折射率修正的算法,进而提出一些正确使用激光干涉仪的方法。     

空间分离式外差二自由度平面光栅干涉仪

为了实现平面二自由度位移测量,设计并搭建了空间分离式外差二自由度平面光栅干涉仪,并对所设计的光栅干涉仪的光学结构、测量原理、面内旋转安装误差补偿等进行了研究。基于平面光栅衍射特性和空间分离式外差光栅干涉结构设计并搭建了具有对称性的测头光路,结合实际光学器件的特点,利用琼斯矩阵分析了二自由度测量原理与显著降低周期非线性误差的特性。通过实验测定了光栅面内旋转安装误差以便于应用旋转矩阵对测量数据进行解耦。随后利用矩形和圆形轨迹分别验证了两测量轴在各自和同时运动的情况下,所设计的平面光栅干涉仪的测量能力。实验结果表明,在解耦补偿0.350°的光栅实际面内旋转安装误差的前提下,该空间分离式外差二自由度平面光栅干涉仪能够实现压电位移台30μm内的位移测量,主要由机械振动等因素引起的误差不超过0.15μm。本研究将空间分离式外差光栅干涉仪的测量维度拓展到了平面二自由度。     

激光测角干涉仪角位移信息传输特性及测量动态范围研究

本文讨论了激光角度测量干涉仪的角位移信息传输特性、导出其解析表达式并进行了计算机模拟计算。最后、文章研究了干涉仪的测量动态范围。     

双频激光干涉仪动态测量系统

一、引言双频激光干涉仪是以激光波长为基准的精密测试仪器。它不仅可作为长度、角度和平直度等测量基准,而且体积小、便于携带,可在计量室、车间及环境要求不高的场合使用。因而,它在机床和三座标测最机等的几何精度和定位精度的测定,仪器测量精度的标定等方面都得到广泛的应用。     

单频激光干涉仪正交信号的高精度处理

为了提高单频激光干涉仪正交信号相位细分辨向的可靠性与重复性,本文在正交信号Heydemann误差模型和数字信号处理技术的基础上,提出一种结合误差修正和相位细分辨向技术的正交信号高精度误差补偿算法。该算法采用基于最小二乘法的矩阵运算计算正交误差补偿参数初值,通过迭代运算进一步提高补偿精度,并对修正后的信号构建了基于相位的细分辨向算法。最后通过MATLAB软件对该算法进行了验证。实验结果表明,上述算法可实现对正交信号误差的精确补偿,使测量精度可达亚纳米甚至皮米数量级,从而有效提高测量信号的解调精度。     

连续Nd:YAG激光光纤耦合效率的实验

对0.6mm芯径3m长光纤输出100W连续Nd:YAG激光的光纤耦合效率进行了实验分析。围绕光纤耦合效率相关的量:激光模式、发散角、数值孔径、焦斑直径、精密光纤耦合器等问题进行了讨论;并给出实验结果:3m长光纤输出0～100W激光耦合效率典型值≥87%,最佳值为90%.     

基于倾斜入射的直角棱镜大面测量装置研究

针对直角棱镜大面测量中可以消除多重干涉背景干扰的倾斜入射测量系统,设计了一种能直接进行直角棱镜大面测量的正置式倾斜入射干涉仪装置.该装置包括相移干涉仪主机、一体化载物工作台以及一对参考平晶.讨论了直角面参与反射带来的光线簇造成的多重干涉背景误差,采用3D偏折的方法来避免全内反射光干扰直角棱镜大面测量.实验部分,组装了基...     

激光干涉仪测量数控机床位置精度

何为数控机床位置精度,就是指一台机床的刀尖所能够达到控制系统程序设定的目标位置的能力,也是用户最为关注的技术指标及所能够满足加工精度的需求。1.激光干涉仪测量原理激光器发射单一频率光束射入线性干涉镜,     

激光干涉仪的动态示波器功能——QuickViewXL~(TM)软件简介

Renishaw XL80激光测量系统以其固有的高精度和高分辨率(高达1 nm)的优势,成为机床及坐标测量机(CMM)校准和检定领域毋庸置疑的市场领导者.     

Renishaw的新型XL-80全新轻巧型激光干涉仪测量系统

Renishaw的新型XL-80激光系统和XC-80补偿器，比原有的ML10和EC10小了许多。现在，二者总重仅3kg多一点（包括连接电缆、电源和传感器），比原来减轻了70％。当然，随着激光头和补偿器尺寸减小，其他系统组件，例如三脚架和云台也相应地减小以便相配，因此整个系统（配小型三脚架）的运输箱减小了许多。现在，最小的“脚轮箱”只有原来箱子的一半大一点，却可以携带整个线性和角度测量系统，并按需预留放置Renishaw QC10球杆仪组件的位置。