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基于3×3耦合器的纳米级位移测量方法研究
  • ISSN号:1005-0086
  • 期刊名称:《光电子.激光》
  • 时间:0
  • 分类:TH744.3[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]国防科学技术大学机电工程与自动化学院,湖南长沙410073
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金(51275523)资助项目
中文摘要:

提出了一种基于3×3耦合器的小型化单光栅纳米位移测量方法。基于激光多普勒效应与光纤耦合器散射矩阵理论,首次将3×3耦合器与计量光栅相结合,设计了一种对称式光路结构,利用所提出的新型相位解调算法实现纳米级精度的位移测量。方法具有结构简单、调节方便、对波长变化不敏感和能有效抑制空气扰动等特点,从而使得系统具有良好的稳定性。实验结果显示,3×3耦合器三路输出信号两一两产生的李萨育图形平滑清晰,相位差保持在120。左右,说明本方法具有较好的测量稳定性。数值仿真与理论分析具有较好的一致性,在同时存在相位和幅值误差的情况下可以实现8nm的测量精度。

英文摘要:

A miniature single-grating nano-scale displacement measuring system based on a 3 × 3 coupler is developed. Based on the laser Doppler effect and the scattering matrix theory of fiber couplers, a new symmetrical optical configuration is designed,and the nano-scale measurement precision is achieved with the proposed phase demodulation algorithm. This method has the advantages of simple structure, conven lent adjustment,inhibition of air turbulence and insensitive to the wavelength change, thus making the system have the merit of good robustness. Experiment results show that the Lissajou figures formed by either two of the outputs of the 3 × 3 coupler are smooth and clear,and their phase differences are retaining around 120°, which illustrates that this method has excellent measurement stability. Numerical simulation is well consistent with the theoretical analysis,and achieves a measurement precision of 8 nm in the presence of both phase and amplitude errors,which proves the effectiveness of this method.

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期刊信息
  • 《光电子.激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:天津市教育委员会
  • 主办单位:天津理工大学 中国光学学会
  • 主编:巴恩旭
  • 地址:天津市西青区宾水西道391号
  • 邮编:300384
  • 邮箱:baenxu@263.net baenxu@aliyun.com
  • 电话:022-60214470
  • 国际标准刊号:ISSN:1005-0086
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1182/O4
  • 邮发代号:6-123
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:16551