光电测试技术激光外差干涉

1、会计学1光电测试技术激光外差干涉光电测试技术激光外差干涉第1页/共48页2022-6-282第2页/共48页2022-6-283干涉场中的光信号转换为电信号，由电路和计算机检出干涉场的相位差。n特点：克服单频干涉仪的漂移问题；n细分变得容易；n提高了抗干扰性能。第3页/共48页2022-6-284第4页/共48页2022-6-285第5页/共48页2022-6-286平均功率第6页/共48页2022-6-287fs为信号光波，fL为本机振荡(本振)光波，这两束平面平行的相干光，经过分光镜和可变光阑入射到探测器表面进行混频，形成相干光场。经探测器变换后,输出信号中包含 fc fs fL 的差频信

2、号故又称相干探测. 光外差检测第7页/共48页2022-6-288，入射到探测器上的总光场为由于光探测器的响应与光电场的平方成正比，所以光探测器的光电流为第8页/共48页2022-6-289 sssstAtEcos LLLLtAtEcos LLLssstAtAtEcoscos第9页/共48页2022-6-2810 hqS/hsL2/sL2/sLLLLsssLsptAtAStEtEStESti222222coscos sLsLLsLssLLstcosAAtcosAA光探测器输出的光电流第10页/共48页2022-6-2811发射光频的稳定性可以放宽;光频移速率可经接收频差除以光往返时间测定,距离

3、大于l Okm . 第11页/共48页2022-6-2812)/1/(2),(),(00vttyxyx第12页/共48页2022-6-2813/2vfv2第13页/共48页2022-6-2814一辆汽车在我们身旁急驰而过，车上喇叭的音调有一个从高到低的突然变化；站在铁路旁边听列车的汽笛声也能够发现，列车迅速迎面而来时音调较静止时为高，而列车迅速离去时则音调较静止时为低。此外，若声源静止而观察者运动，或者声源和观察者都运动，也会发生收听频率和声源频率不一致的现象。这种现象称为多普勒效应。第14页/共48页2022-6-2815n美国霍普金斯大学利用多普勒效应对苏联第一颗人造卫星进行了跟踪试验，科

4、学家发现，当卫星在近地点时信号频率就增加，远地点时信号频率就降低。因为卫星轨道是已知的，所以接收卫星信号的接收机不论处于何方，它的位置都能被测定。第15页/共48页2022-6-2816光波的多普勒效应 具有波动性的光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应. 因为法国物理学家斐索（1819-1896）于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之 处在于,光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化. 如果恒星远离我们而去,则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移. 第16页/共4

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

6、所以由于第22页/共48页2022-6-2823fffffffDD00ss() 第23页/共48页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 图4-35 平面镜干涉系统光路图 图4-36 平面镜干涉系统倾斜光路图第24页/共48页2022-6-2825光外差检测的特性 第25页/共48页2022-6-2826在直接探测中，输出信号电流的振幅外差转换增益由于在外差探测中，本机振荡光功率PL比信号光功率大几个数量级，所以，外差转换增益可以高达107 10 8 。由此看出，外差探测灵

7、敏度比直接探测灵敏度高107 10 8 倍。这是外差探侧的第二个优点。第26页/共48页2022-6-2827第27页/共48页2022-6-2828第28页/共48页2022-6-2829第29页/共48页2022-6-2830tttttfNLLtvtvtf0000d22 2d2d2d 所以由于第30页/共48页2022-6-2831第31页/共48页2022-6-2832第32页/共48页2022-6-2833第33页/共48页2022-6-2834第34页/共48页2022-6-2835第35页/共48页2022-6-2836第36页/共48页2022-6-2837第37页/共48页2022-6-2838第38页/共48页2022-6-2839滤光片MBSQvPMTvueiesQ参考光模式第39页/共48页2022-6-28402sin12i2sin21ifcos2sin2cosvfvfs第40页/共48页2022-6-2841第41页/共48页2022-6-2842第42页/共48页2022-6-2843第43页/共48页2022-6-2844第44页/共48页2022-6-2845fv2nVfv 第45页/共48页202