LD反馈干涉理论及其在表面轮廓测量中的应用研究

【摘要】：先进而又日趋成熟的激光干涉测量技术已广泛地应用在工业、医疗、通信等很多的领域,尤其是在工业生产中的几何量测量,它具有测量精度高,且多属于非接触无损检测等特点,使它成为重要的检测手段。但这项新技术在实际应用中始终存在着对应用环境要求高的缺陷,比如测量精度受环境振动、温度变化等因素影响,从而限制了它在实际生产中的广泛应用。如何降低激光干涉测量系统对环境的苛求,使其实际应用得以扩展,也就成为激光干涉测量技术应用研究的一个重要课题,具有很高的使用价值。 本文首先对一般激光反馈干涉理论进行了理论分析和仿真计算,在我们搭建的LD反馈干涉实验系统上进行了强/弱反馈干涉实验,得出相应的干涉图形和光电输出信号。同时,作为论文的创新点之一,对多外腔反馈干涉系统提出了自己的理论模型,并在后面的实验中利用这一结果,得到了间接的验证。 然后论文在分析了近年来出现的激光二极管反馈干涉条纹锁定现象的基础上,对激光二极管光反馈干涉仪的工作机理做了较为深入的理论分析和实验研究,提出了激光反馈干涉系统四镜F-P等效腔的理论模型。进行了理论分析和数学推导,得到了激光二极管反馈干涉系统的激发条件和条纹锁定机理,形成了论文的另一个创新点。通过仿真计算、得出激光波长变化和光程差变化的关系,在泰曼—格林干涉仪进行了实验,观察了激光二极管光反馈的条纹锁定现象,对提出的理论进行了验证分析。这也是论文实验创新的一个内容。 最后,简要介绍了表面轮廓测量参数和光学检测方法,重点介绍了激光干涉测量方法在激光反馈干涉实验系统中进行了精细表面物体的表面轮廓测量实验以及抗干扰基本实验,这也是论文另一个实验创新的内容。从而为减少激光干涉测量技术对环境苛求的依赖提出了一个有实用价值的新方法。