激光合成波长纳米测量干涉仪的非线性误差分析 被引量：11

1

作者 陈本永 穆瑞珍 +1 位作者 周砚江 李达成 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期240-244,共5页

描述了激光合成波长纳米测量干涉仪的测量原理,分析了非线性误差对该干涉仪的影响,得出了由偏振光非正交、椭偏化和光学元件偏振非正交及椭偏化等对该干涉仪造成的非线性误差为偏振态误差的二阶或高阶小量。进行了激光合成波长纳米测量... 描述了激光合成波长纳米测量干涉仪的测量原理,分析了非线性误差对该干涉仪的影响,得出了由偏振光非正交、椭偏化和光学元件偏振非正交及椭偏化等对该干涉仪造成的非线性误差为偏振态误差的二阶或高阶小量。进行了激光合成波长纳米测量干涉仪和激光外差干涉仪的对比实验,结果表明激光合成波长纳米测量干涉仪的最大误差为2.1nm,优于激光外差干涉仪的最大误差7.5nm,验证了激光合成波长纳米测量干涉仪的优越性。 展开更多

关键词 测量 干涉仪 合成波长 非线性误差 偏振光非正交

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大频差双腔双频Nd∶YAG激光器合成波绝对距离干涉测量系统设计 被引量：1

2

作者 焦明星 江飞 +6 位作者 苏娟 邢俊红 刘芸 连天虹 刘健宁 王晛 李鹤群 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第3期342-350,共9页

为了实现高精度绝对距离测量,提出了双腔双频Nd∶YAG激光器(TCDFL)合成波绝对距离干涉测量方案。以正交解调Pound-Drever-Hall稳频的大频差TCDFL作光源,采用马赫-曾德尔干涉仪结构,设计了双频激光合成波绝对距离外差干涉测量系统,获得... 为了实现高精度绝对距离测量,提出了双腔双频Nd∶YAG激光器(TCDFL)合成波绝对距离干涉测量方案。以正交解调Pound-Drever-Hall稳频的大频差TCDFL作光源,采用马赫-曾德尔干涉仪结构,设计了双频激光合成波绝对距离外差干涉测量系统,获得了两路同频外差干涉信号,对其进行比相测量,得到合成波干涉条纹的小数级次;对被测距离进行粗测,可唯一确定合成波干涉条纹的整数级次,从而实现绝对距离测量。建立了频差为24 GHz的二极管泵浦1064 nm正交线偏振TCDFL合成波长标定与绝对距离干涉测量实验系统,实验结果表明:空气中的合成波长标定值为12.4614 mm,其标准差为0.13μm;当被测绝对距离为900 mm时,其重复测量平均值为899.3851 mm,标准差和测量不确定度分别为1.36μm和4.08μm。该实验研究为今后研究开发超精密绝对距离干涉测量仪奠定了坚实基础。 展开更多

关键词 大频差双腔双频Nd:YAG激光器 正交解调Pound-Drever-Hall稳频 绝对距离干涉测量 合成波长 马赫-曾德尔干涉仪 光外差

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光梳多波长绝对测距的波长选择及非模糊度量程分析 被引量：13

3

作者 王国超 魏春华 颜树华 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期111-117,共7页

飞秒光学频率梳作为精密光学频率标尺,可以用来产生频率稳定度极高的单波长连续激光,利用其多个梳模制备理想的多波长光源用于绝对距离测量具有测量速度快、实时性强、非模糊度量程大、精度高等优点。以多波长测距的基本理论和光梳高频... 飞秒光学频率梳作为精密光学频率标尺,可以用来产生频率稳定度极高的单波长连续激光,利用其多个梳模制备理想的多波长光源用于绝对距离测量具有测量速度快、实时性强、非模糊度量程大、精度高等优点。以多波长测距的基本理论和光梳高频率稳定度为基础,提出了二次合成波长的方法,不仅扩展了非模糊度量程,同时为干涉信号的多波长解调创造了足够的波长间隔条件。结合光梳的波长特点,分析了基于光梳的多波长选择与非模糊度量程的关系,并阐述了具体的选择步骤及波长组合结构。利用小数重合解调算法,在0.01的小数相位测量精度条件下,仿真验证了四波长干涉测距的非模糊度量程为35.636mm,五波长干涉系统可以达到几百毫米的非模糊度量程,后者相对分辨力的动态量程达到109量级。 展开更多

关键词 测量 绝对距离测量 多波长干涉 非模糊度量程 光学频率梳 合成波长

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大范围高精度的纳米测量现状与发展趋势 被引量：6

4

作者 韦丰 陈本永 丁启全 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期302-305,308,共5页

介绍了用于大范围高精度纳米测量的方法和当前的发展动态。给出了大范围高精度纳米测量所取得的成果及具体的仪器装置。提出了一种基于合成波长条纹细分原理的新颖的纳米测量方法,在数十毫米的测量范围内,理论上可以达到1/440000的细分... 介绍了用于大范围高精度纳米测量的方法和当前的发展动态。给出了大范围高精度纳米测量所取得的成果及具体的仪器装置。提出了一种基于合成波长条纹细分原理的新颖的纳米测量方法,在数十毫米的测量范围内,理论上可以达到1/440000的细分系数。 展开更多

关键词 纳米测量 光学干涉仪 自混频干涉 扫描探针显微镜 合成波长

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一种利用合成波长法实现的纳米测量方法 被引量：3

5

作者 程晓辉 李达成 赵洋 《光学技术》 CAS CSCD 2000年第4期313-315,共3页

本文提出了一种利用合成波长法实现的纳米测量方案。在文中分析了多波长干涉术用于小尺寸测量的基本原理 ,提出了共光路的设计结构。其特点是能够将测量镜的纳米量级被测位移放大到参考镜的亚毫米量级位移 ,从而能够利用相对低精度的测... 本文提出了一种利用合成波长法实现的纳米测量方案。在文中分析了多波长干涉术用于小尺寸测量的基本原理 ,提出了共光路的设计结构。其特点是能够将测量镜的纳米量级被测位移放大到参考镜的亚毫米量级位移 ,从而能够利用相对低精度的测量手段完成测量 ,共光路的设计使系统对外界的扰动有较好的抑制能力。 展开更多

关键词 纳米测量 合成波长 共光路

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利用光频梳提高台阶高度测量准确度的方法 被引量：6

6

作者 张继涛 吴学健 +1 位作者 李岩 尉昊赟 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期88-92,共5页

提出一种利用光频梳和可调谐半导体激光器提高台阶高度测量准确度的方法.通过将可调谐激光器锁定至光频梳,可对激光器的输出波长进行精确锁定与测量.基于可调合成波长链原理,利用锁定后的半导体激光器构建了一套台阶高度测量方案,该方... 提出一种利用光频梳和可调谐半导体激光器提高台阶高度测量准确度的方法.通过将可调谐激光器锁定至光频梳,可对激光器的输出波长进行精确锁定与测量.基于可调合成波长链原理,利用锁定后的半导体激光器构建了一套台阶高度测量方案,该方案可消除合成波长误差对台阶高度测量不确定度的影响.采用一台可调谐半导体激光器和光频梳进行了5000 s的连续锁定实验,结果表明,锁定后的可调谐半导体激光器的频率稳定度达1.8×10^(-12).该方法的理论测量不确定度约为7.9 nm,且测量结果可溯源至时间频率基准. 展开更多

关键词 台阶高度 光频梳 可调谐半导体激光器 合成波长

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用于相敏SD-OCT的大动态范围合成波长相位解包裹方法

7

作者 宋泽国 王毅 +1 位作者 王一洁 马振鹤 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-8,共8页

针对合成波长方法动态范围较小的问题,提出一种用于相敏谱域光学相干层析(PSSD-OCT)的大动态范围合成波长相位解包裹方法,解决了传统合成波长方法的相位包裹限制问题,实现了大动态范围、快速及高灵敏度的PSSD-OCT成像。通过选取全长度... 针对合成波长方法动态范围较小的问题,提出一种用于相敏谱域光学相干层析(PSSD-OCT)的大动态范围合成波长相位解包裹方法,解决了传统合成波长方法的相位包裹限制问题,实现了大动态范围、快速及高灵敏度的PSSD-OCT成像。通过选取全长度干涉光谱和位于光谱仪中间的半长度干涉光谱,计算合成相位缺失的周期数;利用全长度干涉光谱及半长度干涉光谱解调结果的分段组合,消除易受噪声影响的相位周期数±1跳变问题。通过阶差规、硬币及电路板的成像实验,证明该方法可以用于大动态范围(毫米级)的高灵敏度位移解调。 展开更多

关键词 相干光学 相敏谱域光学相干层析 合成波长 相位解包裹 动态范围

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基于合成波长法的飞秒激光外差干涉测距方法 被引量：4

8

作者 廖磊 易旺民 +1 位作者 杨再华 吴冠豪 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第14期35-41,共7页

本文提出了一种基于合成波长法的飞秒激光外差干涉测距方法.系统采用两个带通滤波器产生两个具有一定波长差的单波长,用于产生合成波长.本方法结构简单,能量利用率高.与双频激光干涉仪在40 mm范围内的比对结果表明,该方法比对残差的标... 本文提出了一种基于合成波长法的飞秒激光外差干涉测距方法.系统采用两个带通滤波器产生两个具有一定波长差的单波长,用于产生合成波长.本方法结构简单,能量利用率高.与双频激光干涉仪在40 mm范围内的比对结果表明,该方法比对残差的标准差为91 nm. 展开更多

关键词 频率梳 外差干涉 绝对距离测量 合成波长法

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双波长照明下的非干涉相位恢复算法 被引量：3

9

作者 程鸿 高要利 +2 位作者 徐姗姗 邓会龙 韦穗 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期126-134,共9页

针对原有基于强度传输方程(TIE)的非干涉相位恢复技术只适用于单波长条件下近距离传播时相位求解的局限,提出了一种双波长照明条件下的TIE算法.该算法在求解过程中考虑两个波长下相位间的相关约束,并引入了合成波长的概念.同时,考虑到TI... 针对原有基于强度传输方程(TIE)的非干涉相位恢复技术只适用于单波长条件下近距离传播时相位求解的局限,提出了一种双波长照明条件下的TIE算法.该算法在求解过程中考虑两个波长下相位间的相关约束,并引入了合成波长的概念.同时,考虑到TIE法在远距离传播时相位恢复精度较低的问题,将其与角谱迭代算法结合,提出了一种双波长混合迭代算法.实验结果表明,双波长TIE算法相位恢复图的误差平均值降低到0.191 2;在远距离传播时,双波长混合迭代算法相位恢复图的误差平均值降低到0.220 2.表明所提算法可以在双波长照明下有效地恢复相位信息,并且不受距离的限制. 展开更多

关键词 相位恢复 强度传输方程 双波长 角谱迭代 合成波长

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采用三稳频激光源实现绝对长度测量 被引量：2

10

作者 陈强华 刘斌超 +3 位作者 罗会甫 罗军 吕唯唯 王锋 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期441-446,共6页

合成波长法利用多个波长构建数值足够大的合成波长,从而可实现绝对测量.然而实际应用中要找到波长值合适且波长稳定性足够高的多个波长难度很大.本文研究了一种长度绝对测量光路,采用三个高精度稳频波长构建合成波长链,建立合成波长链... 合成波长法利用多个波长构建数值足够大的合成波长,从而可实现绝对测量.然而实际应用中要找到波长值合适且波长稳定性足够高的多个波长难度很大.本文研究了一种长度绝对测量光路,采用三个高精度稳频波长构建合成波长链,建立合成波长链测量公式及其级间过渡条件,搭建相移干涉光路测量各单一波长的干涉级次小数值,最后实现绝对长度的高精度测量.对零膨胀微晶玻璃样品进行了长度测量实验,实验结果及误差分析表明长度测量不确定度约为3nm.所提方法对样品的初测精度要求较低,而测量范围仅受干涉光路的长度限制. 展开更多

关键词 测量 绝对长度 合成波长 相移干涉光路 三稳频激光源

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红外波段双线He-Ne激光两级合成波长组成方案的实验验证 被引量：2

11

作者 邓罗根 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第2期89-92,共4页

利用红外拍波干涉仪验证了用于无导轨大长度测量的3.39μm波段双线He-Ne激光两级合成波长组成方案。介绍了验证该合成波长组成方案的红外拍波干涉仪的工作原理,给出并分析了所取得的部分实验结果。

关键词 长度 干涉计量法 干涉仪 HE-NE激光

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基于CPLD的激光合成波长干涉信号处理方法 被引量：1

12

作者 张萍 严利平 +1 位作者 杨涛 陈本永 《浙江理工大学学报（自然科学版）》 2010年第2期239-243,258,共6页

介绍了激光合成波长干涉纳米位移测量的原理，设计了基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）的激光合成波长干涉纳米位移测量信号处理系统，包括信号前置处理电路的设计和CPLD信号处理模块的设计。采用Visual Basic自带的MSComm控件实现了PC机... 介绍了激光合成波长干涉纳米位移测量的原理，设计了基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）的激光合成波长干涉纳米位移测量信号处理系统，包括信号前置处理电路的设计和CPLD信号处理模块的设计。采用Visual Basic自带的MSComm控件实现了PC机与CPLD之间的通信，对实验过程进行了实时监控。在恒温恒湿条件下，分别以5nm和10nm为步长进行了位移测量实验，实验结果表明：在测量镜移动0-200nm范围内，测量结果线性相关系数分别为0．9991和0．9998，标准偏差分别为1．85nm和2．54nm，验证了所设计的信号处理系统能够实现纳米级位移测量精度的要求，具有较高的可靠性和实用性。 展开更多

关键词 激光干涉 合成波长 CPLD 纳米位移测量 信号处理

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谱域相位显微成像的相位解包裹 被引量：1

13

作者 周红仙 朱礼达 +2 位作者 赵玉倩 马振鹤 王毅 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期133-139,共7页

提出了一种应用于谱域相位显微成像的相位解包裹方法。利用傅里叶变换及合成波长相位计算方法分别得到具有较小噪声的包裹相位和具有较大噪声的解包裹相位,利用解包裹相位与包裹相位之差计算包裹相位的包裹次数,以此对具有较小噪声的包... 提出了一种应用于谱域相位显微成像的相位解包裹方法。利用傅里叶变换及合成波长相位计算方法分别得到具有较小噪声的包裹相位和具有较大噪声的解包裹相位,利用解包裹相位与包裹相位之差计算包裹相位的包裹次数,以此对具有较小噪声的包裹相位进行解包裹。该方法消除了现有方法引入的边界分段错误。建立了一种基于合成波长的谱域相位显微成像系统,使用压电位移台定量验证了该系统可以用于大梯度边界的相位解包裹,并进行了红细胞和倾斜镜面的相位成像。该系统在空气中的位移灵敏度为0.043 nm。 展开更多

关键词 成像系统 谱域相位显微成像 定量相位成像 相位解包裹 合成波长

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基于飞秒激光纵模间拍信号的高精度绝对距离测量 被引量：1

14

作者 张涛 张一萌 +1 位作者 董娜 郭景涛 《光学与光电技术》 2017年第4期7-11,共5页

针对使用单一频率飞秒激光纵模间拍信号测距时测量分辨力和最大非模糊距离之间的矛盾,提出了一种同时使用不同频率的微波信号对距离进行测量并逐级合成测量结果的方法。分别选取频率为100 MHz和1GHz的纵模间拍信号测量目标距离,之后调... 针对使用单一频率飞秒激光纵模间拍信号测距时测量分辨力和最大非模糊距离之间的矛盾,提出了一种同时使用不同频率的微波信号对距离进行测量并逐级合成测量结果的方法。分别选取频率为100 MHz和1GHz的纵模间拍信号测量目标距离,之后调整飞秒激光器的重复频率,使1GHz的纵模间拍信号频率变化1 MHz后再次测量,借助频率变化进一步得到更大的合成波长,最后将三次测量的结果逐级合成,在扩展最大非模糊距离的同时保证了测量结果的高精度。实验结果表明,这种方法能够将最大非模糊距离扩展到150m,对目标绝对距离的测量结果不确定度为25.8μm。该方法不需要改变光路结构,测量过程简便,能很好地实现大尺寸高精度的绝对距离测量。 展开更多

关键词 激光测距 相位测量 飞秒激光 绝对距离 合成波长

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双合成波长数字全息低噪声分级解包裹方法

15

作者 刘磊 徐志博 +4 位作者 钱文硕 李文杰 谢芳 钟志 单明广 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第22期84-90,共7页

双波长数字全息中差分合成波长可拓展无相位包裹测量纵深范围,但显著放大相位噪声;加性合成波长可抑制相位噪声,但大幅缩小无相位包裹测量范围.因此,本文利用差分合成波长无包裹测量范围大与加性合成波长噪声低的特性,提出一种双合成波... 双波长数字全息中差分合成波长可拓展无相位包裹测量纵深范围,但显著放大相位噪声;加性合成波长可抑制相位噪声,但大幅缩小无相位包裹测量范围.因此,本文利用差分合成波长无包裹测量范围大与加性合成波长噪声低的特性,提出一种双合成波长数字全息低噪声分级解包裹方法.该方法利用由差分合成波长获得的“相位差”引导单波长包裹相位进行解包裹,然后再利用单波长的解包裹后的光程差引导加性合成波长获得的包裹“相位和”进行解包裹,通过分级实现双波长低噪声解包裹.实验结果表明,该方法可以简单、快速地实现双波长数字全息低噪声解包裹. 展开更多

关键词 双波长数字全息 相位解包裹 合成波长 低噪声

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激光合成波长干涉仪零相位检测实验研究

16

作者 张雪峰 严利平 +1 位作者 刘燕娜 陈本永 《浙江理工大学学报（自然科学版）》 2013年第5期685-688,共4页

探讨激光合成波长干涉仪零相位检测方法,构建基于DSP芯片TMS320F28335的零相位检测实验装置,选用两个捕捉单元获取两单波长干涉信号的上升沿时刻差,用线性回归拟合方法算出零相位点位置。在恒温恒湿实验室中,分别以7 000、10 000和13 00... 探讨激光合成波长干涉仪零相位检测方法,构建基于DSP芯片TMS320F28335的零相位检测实验装置,选用两个捕捉单元获取两单波长干涉信号的上升沿时刻差,用线性回归拟合方法算出零相位点位置。在恒温恒湿实验室中,分别以7 000、10 000和13 000个拟合点数进行实验,实验结果显示,参考镜过零点位置平均值分别为283 388.8、285 830.9、286 533.2μm,标准偏差分别为0.25、0.43、0.36μm。结果表明:选取7 000个拟合点数进行计算时,标准偏差最小,计算得到的过零点位置最准确。 展开更多

关键词 合成波长 DSP零相位检测 线性拟合 标准偏差

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飞秒激光频率梳精密测距技术综述 被引量：18

17

作者 周维虎 石俊凯 +2 位作者 纪荣祎 黎尧 刘娅 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1859-1868,共10页

高精度绝对距离测量在科技发展中具有重要的作用,传统的测量方法已无法满足日益提高的测量要求。光学频率梳是重频和相位完全锁定的锁模脉冲激光,具有很高的空间、时间和频率分辨率。基于光频梳的测距技术由于在大尺寸计量及未来空间任... 高精度绝对距离测量在科技发展中具有重要的作用,传统的测量方法已无法满足日益提高的测量要求。光学频率梳是重频和相位完全锁定的锁模脉冲激光,具有很高的空间、时间和频率分辨率。基于光频梳的测距技术由于在大尺寸计量及未来空间任务中的应用潜力引起了极大关注。介绍了光频梳测距技术的发展与现状,重点介绍了5种测量原理,包括合成波长干涉法、多波长干涉法、色散干涉法、双光梳干涉法和飞行时间法。 展开更多

关键词 飞秒激光频率梳 激光测距 合成波长干涉 多波长干涉 色散干涉

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激光频率(波长)测量技术研究现状及发展 被引量：9

18

作者 陈本永 杨万福 严利平 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期1-3,共3页

介绍了激光频率及波长的测量方法和当前发展动态,指出了每种测量方法的测量原理及测量不确定度,比较了各种测量方法的优缺点。提出了一种新的基于激光频率(波长)测量方法,该方法具有结构简单、易于实现、高精度等优点。

关键词 光频测量 波长计 虚合成波长

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可调合成波长链绝对距离干涉测量 被引量：2

19

作者 晁志霞 殷纯永 +1 位作者 徐毅 许婕 《计量学报》 CSCD 北大核心 2002年第3期161-163,177,共4页

本文提出一种利用半导体激光器的波长调谐特性实现的可调合成波长链绝对距离干涉测量方法 ,针对不同的待测距离 ,可选择不同的合成波长链 ,完成对待测距离的由粗测到精测的整个过程。文中基于这种方法构建了干涉测量系统 ,该系统利用压... 本文提出一种利用半导体激光器的波长调谐特性实现的可调合成波长链绝对距离干涉测量方法 ,针对不同的待测距离 ,可选择不同的合成波长链 ,完成对待测距离的由粗测到精测的整个过程。文中基于这种方法构建了干涉测量系统 ,该系统利用压电陶瓷调制的在一条直线上的两个双光束干涉仪 ,使待测距离被包含于一个交流信号的相位项中 ,从而使小数条纹的测量转化为相位测量 ,合成波干涉条纹的小数级次由单波长干涉信号的相位测量值计算得到。文中以外尺寸测量为例描述了实验装置 ,实验结果表明 ,在现有的测量系统和实验条件下 ,待测距离小于 5mm时的测量极限偏差优于 2 0μm。 展开更多

关键词 干涉测量 可调合成波长链 外腔半导体激光器 绝对距离测量 稳频技术 调谐特性

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飞秒激光合成波长法测距的功率-相位转换误差修正研究 被引量：3

20

作者 李桂存 方亚毜 +4 位作者 张浩 于颢彪 刘宗明 宋婷 孙俊 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期61-70,共10页

针对飞秒激光合成波长法高精度绝对距离测量中光功率-相位转换效应引起的误差,提出一种基于多项式拟合的误差修正方法,以提高飞秒激光测量系统的测距精度。搭建类迈克耳孙干涉测量系统,经过光电探测后得到飞秒激光模间拍频信号,利用快... 针对飞秒激光合成波长法高精度绝对距离测量中光功率-相位转换效应引起的误差,提出一种基于多项式拟合的误差修正方法,以提高飞秒激光测量系统的测距精度。搭建类迈克耳孙干涉测量系统,经过光电探测后得到飞秒激光模间拍频信号,利用快速傅里叶变换解算拍频信号的相位差,并研究相位差随光功率的变化。结合相位测距技术,将测距结果与长度基准作参考,采用基于最小二乘法的最优多项式拟合形成不同光功率下的测距校正表。实验中以四次谐波进行测量,结果表明:当光功率在1~3 mW变化时,测距误差变化率约为2.7 mm/mW,通过校正技术,在110 mm范围内测距残余误差从±0.25 mm下降到±0.08 mm。该研究可将飞秒激光高精度测距技术应用到室外环境、复杂的工业环境甚至非合作目标等光功率变化较大的测量场合,显著地拓展飞秒激光精密测量的应用范围。 展开更多

关键词 测量 合成波长法 功率-相位转换 模间拍频 相位测距 飞秒激光

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