飛秒光梳的頻域干涉絕對(duì)測距系統(tǒng)研究.pdf

1、飛秒光梳的頻域干涉絕對(duì)測距系統(tǒng)研究飛秒光梳的頻域干涉絕對(duì)測距系統(tǒng)研究Frequencydomaininterferencefabsolutedistancemeasurementusingafemtosecondopticalfrequencycomb國家自然科學(xué)基金（批準(zhǔn)號(hào):51105274）、高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（批準(zhǔn)號(hào):20120032130002）資助的課題學(xué)科專業(yè)：儀器科學(xué)與技術(shù)研究生：安慰寧指導(dǎo)教師：曲興華教授天津

2、大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一四年十二月中文摘要長度測量始終伴隨著人類社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，1971年的第14屆國際計(jì)量大會(huì)將長度確定為七個(gè)基本物理量之一。人們對(duì)長度測量的要求不斷提高，因此作為長度的基本單位，米的定義也一直在發(fā)展中。在長度測量上，如何實(shí)現(xiàn)更高精度、更大尺寸以及更快速的測量變得尤為重要。飛秒激光光學(xué)頻率梳的出現(xiàn)為上述測距需求提供了突破手段。本文針對(duì)飛秒光梳的特點(diǎn)，展開了相關(guān)的測距研究，基于飛秒光梳的頻域干涉絕對(duì)測距技術(shù)，

3、提出一種頻域峰值間隔的測距方法，為飛秒光梳測距技術(shù)提供參考。主要研究內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：(1)對(duì)飛秒光梳的主要應(yīng)用和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，對(duì)飛秒光梳的時(shí)域頻域和相移特性進(jìn)行了說明并分析了飛秒光梳的特點(diǎn)。(2)對(duì)本系統(tǒng)頻域峰值間隔法進(jìn)行理論分析和公式推導(dǎo)，分析了系統(tǒng)的三個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)，并指出本系統(tǒng)理論上的測量上限為無限遠(yuǎn)。搭建了基于邁克爾孫干涉儀的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過移動(dòng)測量反射鏡在不同距離處進(jìn)行了絕對(duì)測距實(shí)驗(yàn)。(3)提出一種改進(jìn)的、基于復(fù)小波變換

4、的相位斜率數(shù)據(jù)處理方法，研究了這種方法的原理和優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理。(4)使用連續(xù)波干涉儀和經(jīng)典傅里葉分析法進(jìn)行了比較實(shí)驗(yàn)。用連續(xù)波干涉儀的測量數(shù)據(jù)作為準(zhǔn)確值評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。研究了經(jīng)典傅里葉分析法的數(shù)據(jù)處理過程，針對(duì)不同窗口對(duì)結(jié)果產(chǎn)生不同影響進(jìn)行了仿真數(shù)值模擬，并對(duì)光譜儀采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理比較。(5)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理和誤差分析。結(jié)果表明：總體上，頻域峰值間隔法的表現(xiàn)優(yōu)于相位斜率法的結(jié)果；但在被測距離較小時(shí)，相位斜率