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《南京师范大学》 2007年
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相位调制型激光自混合干涉测量微纳米技术的研究

郭冬梅  
【摘要】: 激光自混合干涉是指激光器输出的光被外部物体反射或散射后,其中一部分光又反馈回激光器的谐振腔。反馈光携带了外部物体的信息,与腔内光相混合后,调制激光器的输出,形成自混合干涉。激光的自混合干涉来源于激光器的外部光反馈效应,以前人们总是设法消除光反馈的影响,后来逐渐的由消除光反馈的不利影响到主动利用光反馈效应检测物理量,从而形成了一门新的技术。 为了提高自混合干涉的微位移测量精度,高精度的相位测量法被引入自混合干涉技术中,已见报道主要有两种方法:注入电流调制和外腔长度调制方法。基于现有的两种调制方法固有的缺点及其带来的不可避免的测量误差,本文提出了一种新的外腔调制方法:外腔相位调制法,提高自混合干涉测量精度。由置于自混合干涉仪外腔中的电光晶体对激光束相位进行高频调制。利用电光晶体直接调制相位,调制精度高,调制带宽宽。基于高精度的相位调制,提出了几种新的自混合干涉信号的解调方法:线性相位调制及时域载波相移技术、正弦相位调制及四象限积分技术、正弦相位调制及FFT分析技术。文中分别给出了理论分析的结果,对测量过程中各种可能的误差来源及其对测量精度的影响进行了模拟。分别搭建了相位调制型He-Ne激光和半导体激光自混合干涉实验系统,对外反射靶面的微纳米级动态位移进行了重构,获得了纳米量级的微位移重构精度。实验发现正弦相位调制及FFT分析技术对实验系统中各种误差源的抑制能力最好,微位移重构的范围也最大。 另外,文中还提出了一种基于双正弦调制技术的激光自混合干涉测距系统。通过调制LD的注入电流实现激光束波长的正弦调制,在自混合干涉仪外腔中放置电光晶体实现激光束的相位正弦调制,利用傅立叶分析的方法确定外部反射靶面的距离。实验中对靶面距离从277mm—477mm范围内进行了测量,获得了±0.3mm的测量分辨率,在相同的测量范围内,测量分辨率高于已见报道的自混合干涉测距系统。
【学位授予单位】:南京师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN247

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【引证文献】
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2 胡险峰;;用激光二极管自混合干涉测量距离[J];物理实验;2013年01期
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4 张照云;高杨;赵兴海;赵翔;;激光自混合微位移测量的FFT相位提取方法[J];激光与光电子学进展;2010年07期
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1 姜春雷;基于多重反馈自混合干涉的振动测量技术研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
2 郝辉;基于光纤激光器自混合干涉的位移测量技术研究[D];南京师范大学;2013年
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1 温馨;基于多重反馈自混合干涉的低压断路器机械故障检测[D];东北石油大学;2018年
2 顾婉莹;基于激光自混合干涉的速度测量及其应用[D];东北石油大学;2018年
3 余洋洋;基于二次反馈的激光自混合测距技术研究[D];东北石油大学;2018年
4 谭仁雪;基于二次反馈激光自混合干涉的振动信号处理[D];东北石油大学;2018年
5 项卓;激光自混合干涉的研究及其在管道泄漏检测中的应用[D];东北石油大学;2018年
6 周旭明;基于自混合干涉技术的减速电机故障诊断[D];东北石油大学;2017年
7 郭冬冬;光反馈自混合干涉位移实时跟踪测量算法的研究[D];郑州大学;2017年
8 孙学群;弱光反馈自混合干涉高精度振动测量算法设计[D];郑州大学;2017年
9 祝宏彬;激光干涉位移及速度测量中的关键技术研究[D];南京师范大学;2017年
10 张雨;基于特殊外腔结构自混合干涉理论的研究及实验观察[D];南京信息工程大学;2016年
【参考文献】
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【共引文献】
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8 杨振宇;王鸣;夏巍;郝辉;郭冬梅;;正弦相位调制自混合干涉大范围位移测量精度测试与分析[J];光学学报;2013年04期
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10 刘惠兰;曹文娟;王维;;基于相位凝固技术的激光反馈干涉系统[J];光学学报;2013年03期
【同被引文献】
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1 赵玉龙;刘岩;孙禄;蒋庄德;;孔缝双桥结构高性能压阻式加速度传感器[J];机械工程学报;2013年06期
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5 雷亚国;何正嘉;林京;韩冬;孔德同;;行星齿轮箱故障诊断技术的研究进展[J];机械工程学报;2011年19期
6 胡险峰;;光源振动实现激光自混合干涉外腔调制[J];四川大学学报(工程科学版);2011年04期
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1 赵铭;分布布拉格反射单纵模光纤激光器研究[D];吉林大学;2008年
2 郭冬梅;相位调制型激光自混合干涉测量微纳米技术的研究[D];南京师范大学;2007年
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1 吴楠;供水管道泄漏检测方法研究[D];内蒙古大学;2017年
2 郑仁谦;基于二次反馈激光自混合测距方法的研究[D];东北石油大学;2017年
3 郭冬冬;光反馈自混合干涉位移实时跟踪测量算法的研究[D];郑州大学;2017年
4 孙学群;弱光反馈自混合干涉高精度振动测量算法设计[D];郑州大学;2017年
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6 吴爽;DFB光纤激光器自混合测速及相位调制研究[D];安徽大学;2016年
7 刘凝;陡河电厂200MW机组DEH超速保护系统改造及控制系统优化研究[D];华北电力大学(北京);2016年
8 朱君瑶;光反馈自混合干涉信号噪声处理及位移测量算法的研究[D];郑州大学;2015年
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【二级引证文献】
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1 李波;程晓东;;用Z-扫描技术研究量子点的非线性折射率[J];物理实验;2015年09期
2 张晓青;贾豫东;曹文娟;;相位凝固技术中干涉信号调制解调误差分析[J];激光技术;2015年04期
3 张玉燕;周航;闫美素;;基于经验模态分解的自混合干涉相位提取方法研究[J];物理学报;2015年05期
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5 辛倩倩;李建丽;田丽;朱炜;杨明伟;;自混合干涉效应在位移测量中的应用现状[J];新型工业化;2014年06期
6 刘惠兰;曹文娟;王维;;基于相位凝固技术的激光反馈干涉系统[J];光学学报;2013年03期
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6 张海龙;朱一凡;梁彬;邹欣晔;杨京;程建春;;基于相位调制的隔声管道[A];2016年全国声学学术会议论文集[C];2016年
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8 马百恒;姚保利;雷铭;严绍辉;郜鹏;闵俊伟;郑娟娟;但旦;李泽;唐创;段弢;杨延龙;于湘华;郭荣礼;;利用空间光调制器动态相位全息图产生三维光学结构[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
9 韩正甫;桂有珍;莫小范;郭光灿;;相位调制量子密钥分配实验系统研制[A];第十届全国量子光学学术报告会论文论文集[C];2002年
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5 邓钟豪;基于相位调制的毫米波压缩感知成像技术[D];国防科学技术大学;2016年
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7 董欢;混合光纤—可见激光通信中无载波幅度相位调制的研究[D];湖南大学;2017年
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9 李桂兰;基于相位加密反馈激光器的混沌保密通信研究[D];电子科技大学;2018年
10 何欣玲;基于空间相位调制的光纤模式分离方法研究[D];西南交通大学;2018年
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