雙頻激光拍波合成波長(zhǎng)標(biāo)定方法研究.pdf

1、在雙頻激光拍波絕對(duì)距離干涉測(cè)量中，合成波長(zhǎng)作為測(cè)量的“標(biāo)尺”，其量值大小及其穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量精度有很大影響。由于合成波長(zhǎng)與雙頻激光的頻差成反比，頻差越大，合成波長(zhǎng)越小，測(cè)量精度越高，因此，在絕對(duì)距離干涉測(cè)量中需要采用頻差達(dá)幾GHz、幾十GHz、甚至幾百GHz以上的大頻差雙頻激光器作為光源。然而，這種雙頻激光器如此大的頻差很難直接測(cè)量，也就很難獲得雙頻激光拍波合成波長(zhǎng)的量值大小。由于在進(jìn)行絕對(duì)距離干涉測(cè)量之前，要求準(zhǔn)確獲知合成波長(zhǎng)的量值，因此

2、，開展大頻差雙頻激光拍波合成波長(zhǎng)標(biāo)定方法研究很有必要，這在絕對(duì)距離干涉測(cè)量領(lǐng)域占有極其重要的地位。
　　本論文在分析合成波長(zhǎng)標(biāo)定原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種采用超外差干涉測(cè)量技術(shù)的大頻差雙頻激光拍波合成波長(zhǎng)的標(biāo)定方法，并從理論上分析了該方法的可行性。論文的主要內(nèi)容包括以下幾部分:
　　第一，概述了激光絕對(duì)距離干涉測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用、研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，確定了本論文的研究?jī)?nèi)容及設(shè)計(jì)要求。
　　第二，簡(jiǎn)要分析了激光干涉測(cè)量的基本原

3、理，包括激光拍波干涉原理和超外差干涉測(cè)量原理。重點(diǎn)分析了雙頻激光拍波絕對(duì)距離干涉測(cè)量的基本原理和方法。
　　第三，對(duì)雙頻激光拍波合成波長(zhǎng)的標(biāo)定原理和方法進(jìn)行了推導(dǎo)和詳細(xì)分析，并設(shè)計(jì)了基于超外差絕對(duì)距離干涉測(cè)量原理的合成波長(zhǎng)標(biāo)定系統(tǒng)。該標(biāo)定系統(tǒng)的主要組成部分包括雙頻激光源、光隔離器、聲光調(diào)制器、位移測(cè)量?jī)x、偏振分光棱鏡、光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路和相位計(jì)等。對(duì)各個(gè)器件的選擇依據(jù)、主要技術(shù)指標(biāo)及其在系統(tǒng)中的作用等都進(jìn)行了詳細(xì)的分析與說明

4、。
　　第四，對(duì)合成波長(zhǎng)標(biāo)定系統(tǒng)的誤差來源及標(biāo)定不確定度進(jìn)行了分析，利用Matlab軟件對(duì)標(biāo)定不確定度進(jìn)行了數(shù)值分析計(jì)算。在此基礎(chǔ)上對(duì)標(biāo)定方法進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)改進(jìn)后獲得的標(biāo)定不確定度進(jìn)行了理論分析，并與改進(jìn)前所獲得的標(biāo)定不確定度進(jìn)行了對(duì)比。分析結(jié)果表明:采用改進(jìn)的標(biāo)定方法，當(dāng)合成波長(zhǎng)等于2mm時(shí)，標(biāo)定不確定度優(yōu)于11.5nm，可以滿足雙頻激光超外差絕對(duì)距離干涉測(cè)量的要求。
　　最后，設(shè)計(jì)了一種基于光學(xué)頻率梳的雙頻激光拍波合成波