激光自混合微角度測量及相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、激光自混合干涉效應(yīng)是指激光器的輸出光被外界物體部分反射或散射后，重新反饋回激光器的諧振腔內(nèi)，這部分?jǐn)y帶外部物體信息的反饋光與腔內(nèi)光發(fā)生干涉，調(diào)制激光器的輸出特性，從而可以實現(xiàn)對目標(biāo)物的物理量的測量。與傳統(tǒng)干涉系統(tǒng)相比，自混合干涉系統(tǒng)僅有一個干涉通道，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，易準(zhǔn)直，靈敏度高，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)測量、科學(xué)研究、國防軍事等眾多領(lǐng)域。本文結(jié)合激光自混合干涉效應(yīng)的原理以及直角棱鏡的自反饋特性，提出并實現(xiàn)了一種能夠滿足高分辨率、寬范圍的

2、角度測量系統(tǒng)，所研究的測角系統(tǒng)的測量分辨率可以達(dá)到0.55mrad，測量范圍可以達(dá)到21.49mrad。同時本文還對不同待測物表面的散射特性以及光纖激光器中不同的尾端結(jié)構(gòu)進(jìn)行了討論分析，為激光自混合系統(tǒng)的優(yōu)化提供了理論指導(dǎo)和實驗支持。本文所做的研究工作主要包括以下幾個方面:
　　1.提出了一種新型的基于自混合干涉技術(shù)的高分辨率、寬范圍的角度測量系統(tǒng)，給出了不同波長的激光器作為光源時的基本理論分析與數(shù)值模擬結(jié)果。
　　2.在理

3、論分析的基礎(chǔ)上成功設(shè)計并搭建了所研測角系統(tǒng)的實驗裝置，觀察到了不同波長的激光器作為光源時的實驗現(xiàn)象，同時給出了實驗現(xiàn)象的分析結(jié)果，最后討論分析了實驗的誤差來源，為下一步系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。
　　3.對不同待測物表面的散射特性進(jìn)行了相關(guān)研究。理論和實驗結(jié)果表明，反射膜的信噪比和散射率大部分地大于其他的散射面，并且信噪比會隨著散射角的增大而呈遞減特性。
　　4.對于作為反饋光收集結(jié)構(gòu)的不同光纖尾端進(jìn)行了相關(guān)研究。通過對比

4、實驗現(xiàn)象和理論結(jié)果可以得出，不同的光纖尾端有著不同的耦合效率，但卻適用于不同的應(yīng)用場合。
　　本論文的主要創(chuàng)新點包括:
　　1.搭建了一個新型的基于激光自混合干涉技術(shù)的微角度測量系統(tǒng)，利用直角棱鏡入射光平行于出射光的特性，簡化了調(diào)節(jié)光路的難度，從而有效克服了傳統(tǒng)測角系統(tǒng)靈敏度低和測量范圍受限的問題。
　　2.該新型系統(tǒng)利用微片激光器作為光源時，能夠在保證測量分辨率達(dá)到0.55mrad的同時獲得18.90mrad的測量范