基于法拉第旋光效應(yīng)的激光偏振干涉測(cè)量信號(hào)處理方法研究.pdf

1、激光偏振干涉測(cè)量系統(tǒng)在微光機(jī)電技術(shù)、集成電路芯片制造、生物細(xì)胞工程、柔性制造、光纖對(duì)接耦合等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。針對(duì)激光偏振干涉測(cè)量系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)大范圍、高精度、高測(cè)速等方面難點(diǎn)，本論文設(shè)計(jì)了基于法拉第旋光效應(yīng)的激光偏振干涉測(cè)量系統(tǒng)，使這些問(wèn)題得到有效解決。
　　 本論文首先通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外激光偏振干涉測(cè)量技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行比較和研究，提出了基于法拉第旋光效應(yīng)的激光偏振干涉測(cè)量系統(tǒng)；接著針對(duì)微位移測(cè)量中由于微小角度偏轉(zhuǎn)而無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效測(cè)量的弊端

2、，對(duì)基于法拉第旋光效應(yīng)的激光偏振干涉測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化并加以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；然后設(shè)計(jì)了三種基于CPLD的累次雙向差動(dòng)觸發(fā)器型相位解調(diào)激光偏振干涉信號(hào)處理電路并分別加以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；最后對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性和位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及誤差分析。
　　 本論文分別進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：基于CPLD的累次雙向差動(dòng)觸發(fā)器型相位解調(diào)實(shí)驗(yàn)：從0-360°以間隔10°進(jìn)行遞增，理論值和實(shí)測(cè)值基本一致；基于CPLD的數(shù)字鎖相分頻雙向差動(dòng)相位解調(diào)實(shí)驗(yàn)：從0-360°以間隔

3、10°進(jìn)行遞增，理論值和實(shí)測(cè)值基本一致；基于混頻的累次雙向差動(dòng)觸發(fā)器型相位解調(diào)實(shí)驗(yàn)：從0-360°以間隔1°進(jìn)行遞增，理論值和實(shí)測(cè)值基本一致；系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)：在標(biāo)定的測(cè)量范圍內(nèi)，允許被測(cè)物有0.31°的偏轉(zhuǎn)，基本實(shí)現(xiàn)按原光路返回，達(dá)到測(cè)量要求；系統(tǒng)整體實(shí)驗(yàn)：穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)偏差為5.74nm；三次比對(duì)實(shí)驗(yàn)：Agilent5519A測(cè)量系統(tǒng)的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差為9.30nm，本論文設(shè)計(jì)為8.10nm；以PI公司三維壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)平臺(tái)E665.CR(分辨率