光電測試技術激光外差干涉

1、會計學1光電測試技術激光外差干涉光電測試技術激光外差干涉第1頁/共48頁2022-6-282第2頁/共48頁2022-6-283干涉場中的光信號轉換為電信號，由電路和計算機檢出干涉場的相位差。n特點：克服單頻干涉儀的漂移問題；n細分變得容易；n提高了抗干擾性能。第3頁/共48頁2022-6-284第4頁/共48頁2022-6-285第5頁/共48頁2022-6-286平均功率第6頁/共48頁2022-6-287fs為信號光波，fL為本機振蕩(本振)光波，這兩束平面平行的相干光，經(jīng)過分光鏡和可變光闌入射到探測器表面進行混頻，形成相干光場。經(jīng)探測器變換后,輸出信號中包含 fc fs fL 的差頻信

2、號故又稱相干探測. 光外差檢測第7頁/共48頁2022-6-288，入射到探測器上的總光場為由于光探測器的響應與光電場的平方成正比，所以光探測器的光電流為第8頁/共48頁2022-6-289 sssstAtEcos LLLLtAtEcos LLLssstAtAtEcoscos第9頁/共48頁2022-6-2810 hqS/hsL2/sL2/sLLLLsssLsptAtAStEtEStESti222222coscos sLsLLsLssLLstcosAAtcosAA光探測器輸出的光電流第10頁/共48頁2022-6-2811發(fā)射光頻的穩(wěn)定性可以放寬;光頻移速率可經(jīng)接收頻差除以光往返時間測定,距離

3、大于l Okm . 第11頁/共48頁2022-6-2812)/1/(2),(),(00vttyxyx第12頁/共48頁2022-6-2813/2vfv2第13頁/共48頁2022-6-2814一輛汽車在我們身旁急馳而過，車上喇叭的音調有一個從高到低的突然變化；站在鐵路旁邊聽列車的汽笛聲也能夠發(fā)現(xiàn)，列車迅速迎面而來時音調較靜止時為高，而列車迅速離去時則音調較靜止時為低。此外，若聲源靜止而觀察者運動，或者聲源和觀察者都運動，也會發(fā)生收聽頻率和聲源頻率不一致的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為多普勒效應。第14頁/共48頁2022-6-2815n美國霍普金斯大學利用多普勒效應對蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星進行了跟蹤試驗，科

4、學家發(fā)現(xiàn)，當衛(wèi)星在近地點時信號頻率就增加，遠地點時信號頻率就降低。因為衛(wèi)星軌道是已知的，所以接收衛(wèi)星信號的接收機不論處于何方，它的位置都能被測定。第15頁/共48頁2022-6-2816光波的多普勒效應 具有波動性的光也會出現(xiàn)這種效應，它又被稱為多普勒-斐索效應. 因為法國物理學家斐索（1819-1896）于1848年獨立地對來自恒星的波長偏移做了解釋，指出了利用這種效應測量恒星相對速度的辦法.光波與聲波的不同之 處在于,光波頻率的變化使人感覺到是顏色的變化. 如果恒星遠離我們而去,則光的譜線就向紅光方向移動，稱為紅移；如果恒星朝向我們運動，光的譜線就向紫光方向移動，稱為藍移. 第16頁/共4

5、8頁2022-6-2817fv2nVfv 第17頁/共48頁2022-6-281822222sLLLsLsS P P RPGS P RP第18頁/共48頁2022-6-2819fhNEP第19頁/共48頁2022-6-2820第20頁/共48頁2022-6-2821)(cos)()2(cos)(2cos121)(2cos121),(cos)cos(),(222x,yt-EEx,ytEEx,ytEtEyxtEtEtyxItrtrtrtr),(cos2/2/),(22yxtEEEEtyxitrtr 第21頁/共48頁2022-6-2822tttttfNLLtvtvtf0000d22 2d2d2d

6、所以由于第22頁/共48頁2022-6-2823fffffffDD00ss() 第23頁/共48頁2022-6-2824 B A 1/4 波片 B A f1 f2 f 1 2 f f2 f1 f 1 f f 1 2 f f1 f f1 f f2 1/4 波片 圖4-35 平面鏡干涉系統(tǒng)光路圖 圖4-36 平面鏡干涉系統(tǒng)傾斜光路圖第24頁/共48頁2022-6-2825光外差檢測的特性 第25頁/共48頁2022-6-2826在直接探測中，輸出信號電流的振幅外差轉換增益由于在外差探測中，本機振蕩光功率PL比信號光功率大幾個數(shù)量級，所以，外差轉換增益可以高達107 10 8 。由此看出，外差探測靈

7、敏度比直接探測靈敏度高107 10 8 倍。這是外差探側的第二個優(yōu)點。第26頁/共48頁2022-6-2827第27頁/共48頁2022-6-2828第28頁/共48頁2022-6-2829第29頁/共48頁2022-6-2830tttttfNLLtvtvtf0000d22 2d2d2d 所以由于第30頁/共48頁2022-6-2831第31頁/共48頁2022-6-2832第32頁/共48頁2022-6-2833第33頁/共48頁2022-6-2834第34頁/共48頁2022-6-2835第35頁/共48頁2022-6-2836第36頁/共48頁2022-6-2837第37頁/共48頁2022-6-2838第38頁/共48頁2022-6-2839濾光片MBSQvPMTvueiesQ參考光模式第39頁/共48頁2022-6-28402sin12i2sin21ifcos2sin2cosvfvfs第40頁/共48頁2022-6-2841第41頁/共48頁2022-6-2842第42頁/共48頁2022-6-2843第43頁/共48頁2022-6-2844第44頁/共48頁2022-6-2845fv2nVfv 第45頁/共48頁202