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掌握相干检测技术的基本原理及特点

发布时间:2017/1/26 17:52:24 访问次数:4175

     下面我们通过迈克尔逊干涉仪来说明干涉仪是如何进行调制和解调的。K1277分别给出了迈克尔逊干涉仪的原理图和等效框图。从信息传递的角度来看,干涉仪的结构和工作过程是:干涉仪中的单色光源是相干光载波的信号发生器,它产生的光载波信号Uo(ao,vo,‰)由分光镜分成两路引入干涉仪中,其中,ao为振幅,vo为频率,cPo为初相位。在参考光路中光载波作为基准保持原有的参量。在测量光路中,‰(ao,vo,cPo)受到被测信号的调制,如果被测信号是位移万(x),则引起光频率载波的相位变化A妒,称为相位被测信息加载于光频载波(只能是相干光源)的幅度、频率或相位之中的系统称为相干检测系统。由于光波的频率很高,迄今为止的任何光电检测器都只能检测光的强度,因此只能利用光的干涉现象将光的这些特征参量最终转换为光强度的变化进行检测。根据产生干涉的光束间频率关系可分为同频干涉和外差干涉。

   掌握相干检测技术的基本原理及特点;

   掌握各种基本干涉系统的分类及组成;

   了解同频干涉的各种测量系统的组成及特点;

   了解外差干涉的各种测量系统的组成及特点。

   在光电检测系统中,被测量信息以光波作为载波,通过对光波的调制而引起光载波特征参量(包括光的强度、相位、偏振、频率和光谱分布)的变化,再通过对携带被测参量信息的光载波进行解调就可以获得被测参量信息。相干检测就是利用光的相干性对光载波所携带的信息进行检测和处理,它只有采用相干性好的激光器作为光源才能实现。所以从理论上讲,相干检测能准确检测到光波振幅、频率和相位所携带的信息,但由于光波的频率很高,迄今为止的任何光电检测器都还不能直接感受光波本身的振幅、相位、频率及偏振的变化,而只能检测光的强度。因此,在大多数情况下只能利用光的干涉观象,将光的这些特征参量最终都转换为光强度的变化进行检测。而这种转换就必须通过干涉测量技术。

   与其他光电检测技术相比,相干检测技术具有更高的测试灵敏度和测试精度,在现代测量技术中得到越来越广泛的应用,比如精密测长、测距、测速、测温度、测压力、测应力应变、介质密度以及光谱分析,甚至电场、磁场等。


     下面我们通过迈克尔逊干涉仪来说明干涉仪是如何进行调制和解调的。K1277分别给出了迈克尔逊干涉仪的原理图和等效框图。从信息传递的角度来看,干涉仪的结构和工作过程是:干涉仪中的单色光源是相干光载波的信号发生器,它产生的光载波信号Uo(ao,vo,‰)由分光镜分成两路引入干涉仪中,其中,ao为振幅,vo为频率,cPo为初相位。在参考光路中光载波作为基准保持原有的参量。在测量光路中,‰(ao,vo,cPo)受到被测信号的调制,如果被测信号是位移万(x),则引起光频率载波的相位变化A妒,称为相位被测信息加载于光频载波(只能是相干光源)的幅度、频率或相位之中的系统称为相干检测系统。由于光波的频率很高,迄今为止的任何光电检测器都只能检测光的强度,因此只能利用光的干涉现象将光的这些特征参量最终转换为光强度的变化进行检测。根据产生干涉的光束间频率关系可分为同频干涉和外差干涉。

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   了解外差干涉的各种测量系统的组成及特点。

   在光电检测系统中,被测量信息以光波作为载波,通过对光波的调制而引起光载波特征参量(包括光的强度、相位、偏振、频率和光谱分布)的变化,再通过对携带被测参量信息的光载波进行解调就可以获得被测参量信息。相干检测就是利用光的相干性对光载波所携带的信息进行检测和处理,它只有采用相干性好的激光器作为光源才能实现。所以从理论上讲,相干检测能准确检测到光波振幅、频率和相位所携带的信息,但由于光波的频率很高,迄今为止的任何光电检测器都还不能直接感受光波本身的振幅、相位、频率及偏振的变化,而只能检测光的强度。因此,在大多数情况下只能利用光的干涉观象,将光的这些特征参量最终都转换为光强度的变化进行检测。而这种转换就必须通过干涉测量技术。

   与其他光电检测技术相比,相干检测技术具有更高的测试灵敏度和测试精度,在现代测量技术中得到越来越广泛的应用,比如精密测长、测距、测速、测温度、测压力、测应力应变、介质密度以及光谱分析,甚至电场、磁场等。


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