光栅拼接旋转误差检测系统

拼接光栅技术是提高高功率激光器输出能量的一条可能途径,为保障高功率激光器光束时空光束质量,拼接光栅角度误差必须小于0.4μrad,位移偏差小于20 nm。为了满足光栅拼接调整系统的高精度高稳定性要求,设计了光栅拼接旋转角度偏差检测方案用于测量两块相邻光栅之间的相对空间姿态。测量系统测量光束与压缩器主光束同轴,利用相移式干涉仪测量待测光,得到若干干涉图样,通过快速傅里叶变换还原波前得到相邻两块光栅相对空间角度偏差。通过实验验证了检测系统的理论可行性,目前在小口径光束下精度达到0.45μrad。测量方案结合拼接光栅只需要测量波面倾斜误差的要求,简化了干涉测量光路及图像分析流程,有利于光栅拼接技术的工程化应用。     

高稳定大量程复合光纤干涉位移测量系统研究

为了使位移测量系统达到大量程、高分辨率,采用复合光纤干涉的方法,进行了理论分析和实验验证。利用光纤光栅作为反射镜,构成两个干涉光路几乎共路的光纤迈克尔逊干涉仪。其中一个光纤迈克尔逊干涉仪通过反馈控制补偿环境干扰对测量系统的影响,使测量系统适合在线测量;另一个干涉仪用于完成测量工作。两个不同波长的光同时作用于完成测量的干涉仪中,测量量程由两个波长的合成波干涉信号确定,使测量量程大于1mm;测量分辨率由其中一个单波长干涉信号确定,测量分辨率小于1nm。结果表明,这种基于复合光纤干涉仪的位移测量系统可以实现大量程、高稳定的位移在线测量。     

减小正弦相位调制菲佐干涉仪多光束干涉影响的方法

在利用正弦相位调制菲佐干涉仪进行测量时,由于菲佐板及待测物体表面对入射光的多次反射而产生多光束干涉,干涉信号的强度随相位变化不是严格的余弦分布.按照双光束干涉的算法进行相位信息提取,会引入一定的误差.以正弦相位凋制菲佐干涉仪纳米精度微小位移测量为应用背景,分析多光束干涉情况下该干涉仪信号解调算法的误差,进而对干涉仪的相关参数进行优化,并通过误差补偿对测量结果进行修正,有效减小了多光束干涉产生的影响.     

复合光纤马赫-曾德尔外差干涉位移在线测量系统

研究了一种复合光纤马赫-曾德尔外差干涉测量系统,并采用该系统对位移进行在线测量。基于光纤光栅只反射布拉格波长的特性,构建了两个独立但光程几乎重合的光纤马赫-曾德尔干涉仪。其中的一个马赫-曾德尔干涉仪用于完成测量工作,另一个马赫-曾德尔干涉仪用于监测环境干扰,补偿环境干扰对测量结果的影响,使测量系统适合用于在线测量。位于马赫-曾德尔干涉仪参考臂的声光调制器组可对参考光进行移频,当参考光与测量光会合时形成外差干涉信号,实现外差干涉测量。实验中,该系统对100μm位移进行10次重复测量的标准差为6 nm。     

激光测定

用激光干涉测长仪测量长度和位移时产生误差的因素很多，必须引以注意。激光测长是用图1所示的光学系统以干涉条纹计数的方式进行的。由He-Ne激光器发出的激光束射向分束棱镜，把光束分为直线前进的和与原光轴成直角的两部分，分别射向直角棱镜。由直角棱镜反射后再返回分束棱镜,产生干涉,最后射向激光头中的光探测器。     

专利

美国波音公司的 P.J.De Groat等人发明一种用于光雷达的连续条纹对比仪,此仪器由两台激光器组成,两台激光器的波长都与中心波长分开相等的量,但是方向相反.一个光束合成器件接收两束激光光束并输出被合成的组合光束.当光被目标散射并与部分组合光束干涉形成干涉光束,实现干涉光束的相位调制,也就在中心频率两侧相反方向得到线性调谐的两束激光.输出的干相信号与条纹对比度成正比.(美国专利号:5371587)     

可变全息干涉仪

本文描述一种用两个参考光束和再现光束的全息干涉仪。简易地改变光程，就能做许多干涉实验和莫尔实验。该装置既可用于显示实验，也可用在实际测量中。     

F-P干涉仪在长度测量领域的应用

F-P标准具和干涉仪利用多光束干涉的原理,产生极锐的干涉条纹并且谐振频率对F-P腔长的变化非常敏感,根据这些特点,从利用F-P干涉仪进行激光器的频率锁定、稳频,光学倍程精密定位和纳米测量三个角度综述了在长度测量领域F-P干涉仪的发展情况;在分析主要存在的问题和解决方法的基础上,讨论了F-P干涉仪的发展方向,并指出在纳米测量中F-P干涉仪将起到越来越重要的作用。     

F-P干涉仪在长度测量领域的应用

F-P标准具和干涉仪利用多光束干涉的原理,产生极锐的干涉条纹并且谐振频率对F-P腔长的变化非常敏感,根据这些特点,从利用F-P干涉仪进行激光器的频率锁定、稳频,光学倍程精密定位和纳米测量三个角度综述了在长度测量领域F-P干涉仪的发展情况;在分析主要存在的问题和解决方法的基础上,讨论了F-P干涉仪的发展方向,并指出在纳米测量中F-P干涉仪将起到越来越重要的作用。     

基于楔板剪切干涉的高斯光束远场发散角测量

为准确、方便地测量高斯光束远场发散角,提出了一种基于楔板剪切干涉的方法:将传统的双向剪切干涉仪进行改装,使能同时测出激光传输路径上两个不同位置处的波前曲率半径,并由曲率半径求出发散角.该方法解决了传统剪切干涉法只能定性判断光束准直状态而不能定量测量发散角的问题,实现了剪切干涉对基模高斯光束发散角的定量测量.实验测量误差和理论分析结果相符.误差分析表明影响发散角测量精度的主要因素为干涉条纹宽度测量误差.     

微片激光准共路-调频回馈干涉仪关键技术研究

激光器回馈干涉（又称自混合干涉）与传统的光干涉有实质不同。前者发生在激光器（光源）内部，激光介质增益对干涉效果（条纹形状等）起重要作用，而后者只发生在激光器外部的光路上。本文从应用的角度，也从和传统的激光干涉对比的角度探讨固体微片激光器回馈干涉仪的关键技术，包括对固体微片激光器回馈有特殊意义的“弛豫振荡”、高光灵敏度（完全非接触）的形成、测量精度提高、测量速度增加、频率稳定等。还将介绍本团队研究微片激光准共路-调频回馈干涉仪应用的成果，包括回馈共焦显微技术、表面测量、振动（和声音）测量、面内位移测量、热膨胀系数测量、折射率测量等。     

融合双波及单波干涉的光纤位移传感系统研究

研究一种融合双波长干涉及单波长干涉的大跨距高精度光纤位移传感系统。两种波长不同的光波同时作用于光纤干涉仪中,基于波分复用技术,利用光纤光栅分离双波长干涉信号和单波长干涉信号。利用双波长干涉信号决定被测位移的幅值,使最大测量跨距扩大至毫米量级。在本系统选定的两个激光波长(分别为1 557.32nm和1 558.52nm)下,最大测距为0.5mm,通过恰当地选用传感系统中的两个激光波长,可获得更大的测距范围;利用单波长干涉信号高精度地测量位移,使系统保持单波长干涉测量精度高的优点。     

可用于小口径光束波前检测的横向剪切干涉仪

提出了一种可用于小口径光束波面检测的横向剪切干涉仪。该干涉仪由偏振分光棱镜、光轴与其表面平行的晶体平板、1/4波片、反射镜及CCD构成。被测光束由偏振分光棱镜进行透射起偏和反射检偏,利用反射镜的反射两次经过晶体平板、1/4波片来实现剪切光束的等光程干涉。通过晶体平板剪切复制波面以获得小的剪切量,可用于小口径光束波面的检测。晶体平板的旋转可以改变剪切量,实现了不同口径不同波前的光束波面检测。对该干涉仪进行了仿真分析,得到了不同入射角情况下的剪切干涉图,仿真结果与理论分析结果相一致。实验中,旋转晶体平板得到的剪切干涉图与仿真结果相一致,很好地验证了该剪切干涉仪的有效性。     

迈克耳逊激光干涉仪的数字测角技术

介绍了一种利用迈克耳逊干涉仪进行精密角度测量的角度测量系统,该系统利用迈克耳逊干涉仪的干涉技术,通过转换将角位移转换为干涉仪可以利用的线位移,并通过专用电路对干涉条纹进行细分、计量,从而实现了对大转角的精密测量。与以往类似系统相比,该系统克服了测量误差随测量角度增大而增大、测量范围小等不足,具有测量精度高、测角范围大、数字化程度高等特点。同时,给出了系统的构成原理、设计注意事项和有关的精度分析。     

高稳定的光纤3×3耦合器干涉位移测量系统

利用光纤3×3耦合器和光纤光栅(FBG),构成能有效补偿环境干扰的光纤干涉位移测量系统。测量系统含干涉臂几乎重合的两个光纤迈克尔逊干涉仪,其中一个通过反馈环节补偿环境干扰的影响,实现对测量系统的稳定,使系统适合于在线测量;另一个用于完成测量工作。利用零差干涉相位测量技术对位移进行测量,测量结果的线性相关系数达0.999。     

激光检测技术的发展

1激光检测学科发展现状 在光电检测领域,利用光的干涉、衍射和散射进行检测已经有很长的历史。由泰曼干涉仪到莫尔条纹,然后到散斑,再到全息干涉,出现了一个个干涉场,物理量（如位移、温度、压力、速度、折射率等）的测量不再需要单独测量,而是整个物理量场一起进行测量。自从激光出现以后,电子学领域的许多探测方法（如外差、相关、取样平均、光子计数等）被引入,使测量灵敏度和测量精度得到大大提高。由于光纤能控制光束的传播路径,光纤技术的出现使光调制方法增多,接收更为方便,同时它能进入物体内部,扩大了测量范围,提高了测量精度,甚至可以事先铺设在各种建筑物内部,作实时检测和自动控制等。光纤激光器具有非常高的电光转换效率,其光束质量无与伦比,在光学检测领域发挥着重要作用。     

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)。     

用作低相干光源的掺钐（Sm^3＋）光纤

用Ａｒ离子激光器泵浦的掺Ｓｍ＾３＋光纤可以产生用作白光干涉测量的低相干可见光源。利用两个光谱滤光器还能灵活而有效地产生一个双波长组合光源，该光纤光源能与光传感系统中的其它光纤器件兼容，具有与单模光纤良好的耦合效率和强的空间干涉性，因此在白光干涉测量传感应用中，这种光纤是极有潜力的一种掺杂光纤。     

基于偏光干涉的激光波长测量方法设计与实验

提出了一种基于双偏光干涉滤波器的激光波长测量方法,该方法克服了传统偏光干涉装置测量波长时分辨率存在盲区的缺点,通过把粗测和精测两个子系统结合可解决测量的周期性问题。实验结果表明,采用长度为1cm的YVO4晶体作为滤波器,可实现误差小于0.01nm的测量。与基于迈克尔逊干涉仪的波长测量方法相比,所提出的方法无需机械运动部件和参考光源,测量精度满足DWDM光纤通信系统测试的要求。     

基于利特罗式激光反馈光栅干涉的微位移测量技术

通过在激光反馈干涉(LFI)系统中引入衍射光栅,提出了一种基于利特罗结构的激光反馈光栅干涉(LFGI)技术,用于一维和二维精密位移的测量。半导体激光器出射的光束以利特罗条件入射至反射式全息光栅,衍射光沿入射光方向返回激光腔后,腔内会发生激光反馈干涉效应。引入正弦相位调制解调技术,高精度地测量一维和二维微位移。利特罗结构和LFGI系统具有自准直性好、结构紧凑、易于操作和系统稳定性高的优点。实验结果表明,利特罗式LFGI系统的位移测量精度可以达到10 nm量级。