基于高階橫模小位移的測(cè)量.pdf

1、激光光束橫向位置的精密測(cè)量在包括原子力顯微鏡，衛(wèi)星之間的定位，光鑷，引力波探測(cè)等許多方面都有重要的應(yīng)用，在這些實(shí)際應(yīng)用中，通過光束和所研究的物體的相互作用，光束的位置變化就可以反映出所關(guān)心物體的位置的變化，這使得光束橫向位置的精密測(cè)量更加具有實(shí)際意義。那么提高微小位移測(cè)量的靈敏度成為目前關(guān)注的焦點(diǎn)。目前提高測(cè)量精度的方法主要有兩種方法，一種是使用多模非經(jīng)典光源降低噪聲，另一種是優(yōu)化探測(cè)的實(shí)驗(yàn)裝置。而高階模式包含更多的信息量和自由度，為提

2、高小位移測(cè)量的精度提供新的方法。
　　本文主要對(duì)高階厄米高斯模式的小位移測(cè)量做了相關(guān)的研究，主要工作如下：
　　1.高階厄米高斯模式的傳播與變換特性。對(duì)利用失諧的光學(xué)諧振腔產(chǎn)生高階模式進(jìn)行了相關(guān)的研究，并在實(shí)驗(yàn)上利用失諧的三鏡環(huán)形腔產(chǎn)生了高階厄米高斯模式。對(duì)厄米高斯模式在空間上的傳播特性，以及高斯光束通過透鏡系統(tǒng)后進(jìn)行成像變換進(jìn)行了理論計(jì)算。
　　2.高階厄米高斯模式小位移的測(cè)量。在理論上，計(jì)算了n階厄米高斯模式的小位

3、移，理論計(jì)算表明n階厄米高斯模平移的信息與它的n-1階模式和n+1階模式有關(guān)，并且采用平移的信號(hào)模式階數(shù)越高，則測(cè)量的精度就會(huì)越高。在實(shí)驗(yàn)上，利用平衡零拍探測(cè)的方法，測(cè)量了TEM10模的微小位移，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明利用簡(jiǎn)單的TEM20模作為本地光，測(cè)量精度相對(duì)于TEM00模的小位移提高了3dB。而采用優(yōu)化疊加的耦合模式作為本地光，相對(duì)于利用簡(jiǎn)單的TEM20模作為本地光測(cè)量精度提高了1.7dB，達(dá)到了Cramér-Raobound極限。并將高階