版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
1、激光以其單色性和相干性好、方向性強等優(yōu)點,被廣泛用于精密工程與測量領域。激光測距技術是目前動態(tài)量程最大、精度最高的長度和距離測量手段,在工業(yè)生產、裝備制造、國防科技和航空航天等領域發(fā)揮著至關重要的作用。隨著現(xiàn)代工業(yè)對大尺寸精密測量和定位技術需求的不斷提升,傳統(tǒng)的激光非相干和相干測距方法已經難以滿足大尺寸高精度距離測量的需求。飛秒激光光學頻率梳作為本世紀初最偉大的物理學貢獻之一,不僅實現(xiàn)了光學頻率和微波頻率的對接,而且?guī)砹司嚯x測量技術和
2、長度計量實現(xiàn)手段的革新,其通過在傳統(tǒng)激光脈沖測距中引入光學相干技術,將非相干和相干測量完美地融合在一起,創(chuàng)新性地解決了大距離和高精度的突出矛盾,為實現(xiàn)大尺寸高精度激光絕對測距提供了諸多新方法和新技術。
論文以實現(xiàn)大尺寸高精度實時絕對距離測量為任務,開展利用飛秒光梳時頻特性來實現(xiàn)絕對測距的理論和方法研究,特別是圍繞基于飛秒光梳同步鎖頻的多波長干涉實時絕對測距方法進行了系統(tǒng)的深入研究。論文的主要工作總結如下:
1、提出了
3、一種雙飛秒光梳多外差絕對測距方法。結合雙光梳互相關多外差測量和梳間拍頻測量,構建微波合成波長鏈,不需要掃描重復頻率便可在km量程內實現(xiàn)理論精度為亞微米量級的絕對測距;建立了該方法的測距理論模型,并仿真驗證了該方法用于開展大尺寸高精度絕對測距的可行性;利用飛秒脈沖的強度互相關特性建立了掃描重復頻率的互相關空間絕對測距模型,對現(xiàn)有的光梳時域互相關測距方法進行了改進,并通過建模與仿真分析證明了其可行性。
2、提出了基于飛秒光梳同步鎖
4、頻的多波長干涉實時絕對測距方法。針對傳統(tǒng)多波長干涉光源難以制備以及使用波長掃描干涉難以滿足實時測量需求等大尺寸絕對測距問題,從飛秒光梳的精密頻率尺特性出發(fā),本文提出了基于飛秒光梳同步鎖頻的多波長干涉實時絕對測距方法。該方法以飛秒光梳作為激光頻率參考源,利用光學鎖相技術同時產生多路波長相異、頻率穩(wěn)定度高的單波長激光來進行干涉測量,并通過多波長干涉相位的同步探測和小數(shù)重合算法拓展實時測距的非模糊度量程,測量結果不僅能保留單波長激光干涉測量的
5、分辨力和精度,而且可溯源至微波頻率基準,對復現(xiàn)“米”的定義和長度計量具有重要意義。
3、提出了二次等效合成波長拓展測距非模糊度的方法。針對多波長干涉中僅靠一次等效合成波長難以滿足大尺寸絕對測距中波長解調的問題,本文提出了二次等效合成波長的方法,通過兩個一次等效合成波長的再次合成克服了波長間隔的限制;在此基礎上,還深入研究了多波長干涉測距解調算法、波長選擇和非模糊度量程等問題,并仿真驗證了基于飛秒光梳同步鎖頻的四波長干涉非模糊度
6、量程一般能達到36mm,五波長干涉能達到米量級。
4、圍繞產生高頻率穩(wěn)定度的多波長激光光源,在光纖飛秒脈沖激光光源基礎上,利用光學倍頻、f-2f自參考干涉和鎖相技術實現(xiàn)了重復頻率和載波包絡頻移的鎖定,使用Allan方差表征的相對頻率穩(wěn)定度分別達到1.1×10-12和5.1×10-15,實現(xiàn)了飛秒光梳的制備;在所搭建的飛秒光梳頻率參考源基礎上,利用光學鎖相技術將多個可調諧單波長激光同時鎖頻到不同的光梳梳模上,得到了相對鎖頻穩(wěn)定度
7、為1.9×10-15的連續(xù)波輸出,實現(xiàn)了高頻率穩(wěn)定度的多波長光學頻率發(fā)生器裝置;針對所提多波長干涉法實現(xiàn)多路同步干涉測量的需求,研制了多波長外差干涉儀光路和多路同步相位解調模塊,實現(xiàn)了多波長測距系統(tǒng)的無混疊干涉、波長解調和小數(shù)相位精度優(yōu)于0.001(相對弧度制相位2π)的同步相位測量;研制了實時絕對測距算法及軟件,提高了小數(shù)重合法計算整數(shù)相位的效率,實現(xiàn)了更新速率為10ms的連續(xù)測量,較好地滿足了實時絕對測距的需求。
5、搭建
8、了基于飛秒光梳同步鎖頻的多波長干涉絕對測距系統(tǒng)及其實驗平臺,并利用頻率掃描法實現(xiàn)了mm精度的初始絕對距離值的粗測。在此基礎上,進行了非模糊度量程驗證實驗和線性位移對比試驗。通過與雙頻激光干涉儀測量結果對比,證明了四波長干涉非模糊度量程達到44.6mm,且1m線性位移內測量殘余誤差的P.V值為61.9nm,相對測距精度達到了10-8量級,證明了所搭建的多波長干涉絕對測距系統(tǒng)開展大尺寸納米精度距離測量的可行性。
6、提出了結合微波
9、合成波長和多波長干涉進一步拓展非模糊度量程的方法。針對五波長干涉中使用二次等效合成波長拓展非模糊度量程的有限性,提出在四波長干涉基礎上融合微波合成波長測距的思想,大大提高了合成波長鏈拓展測距量程的效率。在所提方法基礎上,開展了3m大量程的線性位移對比測量實驗,與參考位移值的擬合殘差的P.V值為35.3nm;同時,開展了抗光路中斷實時絕對測距實驗、短時測量性能對比試驗和24h長時測距性能對比實驗,從抗光路擾斷、測量分辨力、短時精度、長時間
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 飛秒光學頻率梳脈沖啁啾干涉絕對測距研究.pdf
- 飛秒激光光學頻率梳的噪聲特性研究.pdf
- 基于飛秒激光頻率梳的超高精度時頻信號分布研究.pdf
- 飛秒光學頻率梳頻率鎖定的研究.pdf
- 基于飛秒光頻梳的絕對距離測量技術研究.pdf
- 基于外差雙光學頻率梳的多波長干涉測距方法研究.pdf
- 基于飛秒光頻梳的正弦相位調制干涉絕對距離測量方法研究.pdf
- 飛秒光梳的頻域干涉絕對測距系統(tǒng)研究.pdf
- 摻鐿飛秒光學頻率梳載波包絡相位偏置頻率的探測.pdf
- 基于激光測距的二維大尺寸測量研究.pdf
- 基于光學頻率梳的高分辨光譜研究.pdf
- 基于飛秒激光的金屬微細加工方法與理論研究.pdf
- 基于飛秒激光瞬態(tài)熱反射方法的界面熱阻研究.pdf
- 基于飛秒激光的氧化硅纖維陶瓷加工研究.pdf
- 基于激光測距原理的大尺寸三維形貌測量光學系統(tǒng)設計.pdf
- 摻鐿光纖光學頻率梳及飛秒光纖放大器的研究.pdf
- 基于飛秒激光的半導體納米線二階非線性光學效應研究.pdf
- 基于飛秒激光的光纖微加工基礎研究.pdf
- 基于激光測距儀的大尺寸掃描測量系統(tǒng)研究.pdf
- 基于飛秒激光制備的光纖傳感器的研究.pdf
評論
0/150
提交評論