新型零差激光干涉仪振动测量系统

针对传统零差激光测振光路调试困难,提出一种简单的零差测振光学系统.采用二象限(或四象限)探测器作为该系统的探测器,由于两个象元处于干涉条纹的不同部分,探测器输出两路非正交多普勒信号,利用最小二乘法把两路非正交多普勒信号校正成正交信号,利用微分相除积分操作处理正交信号,最终解调出振动信号.实验表明:该振动测量系统调试简单...     

激光回馈双折射测量系统稳频技术研究

波片、晶体等自然双折射元件广泛应用于各种光学系统中。普通光学元件在加工、镀膜等过程中会引入残余的内应力,形成双折射。双折射会对整个光学系统的性能产生影响,需要对其进行精确测量。基于激光回馈效应,利用偏振跳变中光强调制曲线与双折射的线性关系,构建了光学元件双折射测量系统。通过引入稳频技术,使激光器长期稳定单纵模运转,增强了激光器的抗干扰能力,提高了系统的稳定性。实验结果表明,构建的激光回馈双折射测量系统测量精度优于0.24,重复测量最大偏差0.13,标准差0.06,稳定性好,可靠性高,可实现在线测量。该系统有潜力应用于微小应力的在线测量,如飞机座舱盖、汽车玻璃等。     

基于激光干涉仪的运动误差测量系统设计

对于运动误差测量系统中几何误差较大的问题,提出一种基于激光干涉仪的运动误差测量系统设计。设计的运动误差测量系统硬件由计算机、电气控制柜、电动机、激光干涉仪、同心仪等组成。软件系统引入一种测量数学模型,能够进行快速误差鉴别、行踪测量,通过测量模型的数据有效地避免了几何误差的出现,提高了运动误差测量系统测量的准确度。实验验证了基于激光干涉仪的运动误差测量系统的设计方案的有效性。     

Improved measurement accuracy in heterodyne laser interferometer using WDF

The heterodyne laser interferometer is restricted by some unwanted nonlinear and environmental errors which are caused mainly from the frequency-mixing and the non-uniformal air refraction, respectively. Such errors act as an obstacle for measurement accuracy, especially in nanometer scale. Proposed is a compensation algorithm based on the WDF (weighted least square: WLS and data fusion: DF) method to improve measurement accuracy. The WLS method has a capability of minimal reduced error to eliminate the nonlinearity error in a laser interferometer. In the DF method, two laser heads used to obtain multiple measurement data are combined together to reduce environmental errors.     

原子干涉仪中拉曼激光的相位-频率双调制稳频

为降低拉曼激光的频率噪声,提出了一种相位-频率双调制稳频技术。用光纤电光相位调制器对激光进行调制并产生大失谐边带;用射频信号对光纤相位调制器的微波驱动信号进行频率调制,通过锁相放大法将一个大失谐边带锁到铷原子的饱和吸收谱线上。利用该技术实现了拉曼种子激光的稳频和2 GHz的移频,拉曼激光的线宽大幅压窄到56 kHz,预期拉曼激光频率噪声引起的原子干涉重力仪的单次测量噪声可降低到7×10-9/s2。     

基于非对称热结构的激光热稳频系统

针对目前热稳频激光器抗干扰能力差的问题,研制了一种基于非对称热结构的激光热稳频系统.该系统采用不同热传导材料建立具有多个连续热传导层的热结构,其中电热控制层和干扰吸收层被有限导热层隔离并呈不对称的热传导特性.由于有限导热层的隔离作用,电热控制和环境干扰对激光管的热作用速度分别取决于电热控制层和干扰吸收层的热惯性大小.结构参数设计中使电热控制层的热惯性远小于干扰吸收层,则可在保证电热控制效率的同时降低环境干扰的作用速度,从而提高稳频系统的抗干扰性能.最后,建立基于非对称热结构的纵向塞曼激光热稳频系统,对其抗干扰特性进行验证.实验结果表明:在普通实验室条件下稳频系统的频率稳定度优于1.8×10-10,而在1 m/s的持续气流扰动下其频率波动<1.5×10-9.     

基于FPGA的多通道应变测试系统设计

在某些应变测试系统中,要求具有较高的数据传输速度和更加灵活的通道选择及采样方式,本文介绍了由3片Msp430f1611芯片和FPGA共同构建的数据采集系统来满足上述要求,同时实现了多通道采样及采样频率自适应的目的,结合实际着重阐述了系统的硬件设计和软件设计。按照用户的设置要求FPGA将命令逻辑解串并发送到单片机及模拟电...     

基于温度闭环反馈的He-Ne激光器热稳频系统

为了提升激光回馈测量系统中He-Ne激光器的性能, 解决激光回馈镜不断移动时频率无法使用传统方法稳定的技术问题, 采用基于温度反馈控制激光器管体温度的闭环被动稳频的方法, 进行了理论分析和实验验证, 研究了不同管体温度与环境温度差值下频率稳定性。结果表明, 系统最佳温差为25.6℃; 在此温差条件下稳频后, He-Ne激光器波长波动范围达10-4, 即频率稳定性达到1.61×10-7, 功率漂移量低于3.20%。该系统可以根据环境温度的变化调节稳频温度点, 并且稳频结构简单, 满足激光回馈一般应用系统稳定性的要求。     

采用萨尼亚克环的外腔半导体激光器无调制稳频技术

提出了一种基于相位差偏置萨尼亚克环的新型外腔半导体激光（ECDL）无调制稳频方法,采用偏振分束器（PBS）作为萨尼亚克环的输入及输出端,并利用1/4波片在环内沿相反方向传播的偏振方向互相垂直的两束光之间引入/2的相位差（）,萨尼亚克环的输出光经过起偏器可以分解得到由Rb的饱和吸收峰引起的色散相移,通过这种方法可以得到适合稳频的误差信号。相比现有的利用全内反射引入相位差（sin=0.64）的方法,色散信号放大系数sin的值可达到理论最大值,有效地提高了误差信号的强度,这种方法简单、稳健,且在原子物理实验等方面具有潜在应用。     

激光跟踪绝对测长多边法三维坐标测量系统

现今随着大型工件制造、装配需求的增加,对此类产品的制造装配精度的需求也在不断地提高。高精度的测量和控制成为制约高端制造业发展的一个重要因素。对此文中研究了一种基于激光跟踪绝对测长多边法三维坐标测量系统,该系统由四台绝对距离测量激光跟踪仪和上位机构成,既充分利用了绝对激光干涉测距的精度优势和断光续接的能力,又避免了传统激光跟踪仪角度测量带来的误差。同时,为提高自标定算法的精度,提出并研究了一种依赖距离的残差模型。通过实验表明,该系统实现了在20 m大范围空间内小于20 m的测量误差,测量不确定度为12.3 m。较之单台绝对激光跟踪仪系统的精度有很大的提升,实现了在工业现场在线、高效、精密的三维坐标测量。     

Constructing Internet coordinate system based on delay measurement

In this paper, we consider the problem of how to represent the locations of Internet hosts in a Cartesian coordinate system to facilitate estimation of network distances among arbitrary Internet hosts. We envision an infrastructure that consists of beacon nodes and provides the service of estimating network distance between pairs of hosts without direct delay measurement. We show that the principal component analysis (PCA) technique can effectively extract topological information from delay measurements between beacon hosts. Based on PCA, we devise a transformation method that projects the raw distance space into a new coordinate system of (much) smaller dimensions. The transformation retains as much topological information as possible and yet enables end hosts to determine their coordinates in the coordinate system. The resulting new coordinate system is termed as the Internet Coordinate System (ICS). As compared to existing work (e.g., IDMaps and GNP), ICS incurs smaller computation overhead in calculating the coordinates of hosts and smaller measurement overhead (required for end hosts to measure their distances to beacon hosts). Finally, we show via experiments with both real-life and synthetic data sets that ICS makes robust and accurate estimates of network distances, incurs little computational overhead, and its performance is not susceptible to the number of beacon nodes (as long as it exceeds a certain threshold) and the network topology.     

DFB semiconductor diode laser frequency stabilization employingelectronic feedback and Bragg grating Fabry-Perot interferometer

A method for stabilizing the center frequency drift of a diode laser is described. The method employs electronic feedback of the frequency error signal and utilizes an in-fiber Bragg grating Fabry-Perot interferometer as a frequency discriminator. The measured standard deviation of the frequency drift of the heterodyne beat signal of two lasers was less than 16 MHz in a time of 2.5 h     

实时测温系统中采样精度的提高措施

在介绍一种利用InGaAs/I半导体激光器并采用钽酸锂热释电探测器实时测量比辐射率及温度的系统的基础上,着重讨论了从光、电干扰及其抑制这两方面所采取的提高其采样精度的措施：一是在抑制光干扰的基础上选择合适的采样时机并优选采样结果;另一是在抑制电干扰的基础上选择合适的采样周期并进行信号平均。给出了系统的采样硫程图,进行了一些必要的分析和讨论。     

基于精密波长计的外腔半导体激光长期稳频系统

为抑制连续激光器的长期频率漂移,以精密波长计为参考频率标准,由计算机控制可实现连续激光无调制稳频.此方法从计算机获取波长计数据,利用数字比例积分微分(PID)计算出输出给激光器的反馈电压值,从而修正激光器腔长、实现激光器频率的锁定.此方法可用于目前商业激光器光谱范围内的任意波长,能在激光器频率可调节范围内任意频率点进行锁定.用此方法实现了对631 nm外腔半导体激光器的锁定,获得了1h频率不确定度为7.4 MHz、长期频率漂移率为±1.1 MHz/h的稳定锁定.     

电调频半导体激光绝对测量干涉仪

分析了电调频半导体激光干涉仪的长度绝对测量原理,介绍了干涉仪的基本结构。实验结果表明,该干涉仪的绝对测量范围为0.3～1.5m,测量误差为0.1～0.3mm。     

基于光电扫描的三维坐标测量系统

wMPS测量系统是一种新型的基于光电扫描的坐标测量系统,当系统工作时,激光测站分布在测量空间四周,扫描信号覆盖整个工作空间,位置传感器通过扫描信号测量与多个测站之间的方位角计算三维坐标.与其他测量系统相比,具有能够同时跟踪测量多个目标、抗干扰能力强、自动化程度高、简单易用等特点,适用于现场条件下的大尺寸测量.针对数字化...     

一种激光稳频电路

一、引言 单模He-Ne激光器的激光频率由谐振腔的一个腔频率决定,式中,c——真空中的光速;n——谐振腔内介质的折射率;L——谐振腔几何长度;N——纵模序数。 N是恰好使频率v处在激光器增益带宽内的某个正整数。当N值一定时,nL的变化可使激光频率在增益带宽内连续改变,常温下这个变化范围大约为1.5千兆赫。如果nL的变化超过半波长λ/2,N值将加1或减1,激光频率还要发生突变。因此,为了获得稳定的激光频率,必须用一个自动调节系统把它锁定到某个不变的参考频率上去。     

非平衡干涉检测光纤光栅高频振动传感研究

采用非平衡Mach Zender干涉仪检测光纤光栅高频振动传感测量,通过工作点控制消除了随机相位变化和光源起伏的影响,实现了40kHz频率范围内振动信号的检测.