【摘要】：頻率穩(wěn)定度足夠高的激光器是基于激光干涉原理的測(cè)量技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的重要保證。高穩(wěn)頻激光器的問(wèn)世，為測(cè)量以激光波長(zhǎng)做為標(biāo)尺的各種間接測(cè)量的物理量提供了可能。對(duì)激光波長(zhǎng)的精確測(cè)量在基礎(chǔ)科學(xué)、計(jì)量學(xué)、信息科學(xué)、通信、天文等領(lǐng)域具有越來(lái)越重要的意義�，F(xiàn)有的波長(zhǎng)測(cè)量方法測(cè)量精度低、光路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗干擾性差，為此，論文提出了基于激光合成波長(zhǎng)干涉原理的波長(zhǎng)測(cè)量方法，旨在實(shí)現(xiàn)激光波長(zhǎng)的高精度測(cè)量。 本論文在對(duì)國(guó)內(nèi)外激光波長(zhǎng)測(cè)量方法分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)了它們各自的優(yōu)點(diǎn)和不足之處，提出了兩種激光波長(zhǎng)測(cè)量方案，即基于單頻正交線偏振光的激光波長(zhǎng)測(cè)量方案和基于激光合成波長(zhǎng)干涉原理的波長(zhǎng)測(cè)量方案�；趩晤l正交線偏振光的激光波長(zhǎng)測(cè)量方案對(duì)導(dǎo)軌定位精度要求過(guò)高，最終本文采用并實(shí)現(xiàn)了基于激光合成波長(zhǎng)干涉原理的波長(zhǎng)測(cè)量方案。論文給出了基于該系統(tǒng)的重要光學(xué)器件的性能指標(biāo)和選擇標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該系統(tǒng)的測(cè)量范圍進(jìn)行了理論分析，理論分析表明系統(tǒng)的測(cè)量范圍取決于參考臂導(dǎo)軌的最小位移和最大行程；對(duì)PBS的分光原理進(jìn)行了理論分析，并以此為基礎(chǔ)對(duì)激光入射角度偏差給PBS分光性能的影響以及給波長(zhǎng)測(cè)量系統(tǒng)造成的非線性誤差進(jìn)行了理論分析和仿真，仿真結(jié)果表明非線性誤差造成的合成波長(zhǎng)不確定度不超過(guò)1.67×10-3；對(duì)波長(zhǎng)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了芯片選型并對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)；最終設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于激光合成波長(zhǎng)干涉原理的波長(zhǎng)測(cè)量系統(tǒng)。 為驗(yàn)證論文構(gòu)建的激光波長(zhǎng)測(cè)量系統(tǒng)的可行性和有效性，分別進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：(1)系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證合成波長(zhǎng)干涉儀的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明合成波長(zhǎng)不確定度為7.17881×10-4，系統(tǒng)的光路穩(wěn)定性較好；(2)固定波長(zhǎng)穩(wěn)頻激光器波長(zhǎng)值測(cè)量比對(duì)實(shí)驗(yàn)，波長(zhǎng)測(cè)量值與穩(wěn)頻激光器波長(zhǎng)相符，不確定度達(dá)到10-8；(3)與Bristol波長(zhǎng)計(jì)比對(duì)對(duì)可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)，可調(diào)諧激光器運(yùn)行1小時(shí)后的輸出波長(zhǎng)穩(wěn)定度優(yōu)于10-5，波長(zhǎng)測(cè)量值的不確定度在10-6，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了波長(zhǎng)測(cè)量系統(tǒng)的可行性。
【圖文】：

浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 激光合成波長(zhǎng)干涉波長(zhǎng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2.1 基于 Michelson 干涉型波長(zhǎng)測(cè)量方法Michelson 干涉儀是 1883 年由美國(guó)物理學(xué)家 Michelson 和 Morey 合作，為研究“以太”漂移而設(shè)計(jì)制造出來(lái)的精密光學(xué)儀器。其基本原理是利用分光波振幅的方法將一束入射光分成兩束后，，各自被平面鏡反射回來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)激光干涉。通過(guò)調(diào)整該干涉儀，可以產(chǎn)生干涉條紋，典型的光路結(jié)構(gòu)如圖 1.1(a)所示[3,23]。

碩士學(xué)位論文 激光合成波長(zhǎng)干涉波1-(3)知，將兩束激光同時(shí)射入 Michelson 干涉儀，并采用兩個(gè)接涉信號(hào)，如圖 1.2 所示[24]。調(diào)整測(cè)量鏡使兩路正弦信號(hào)剛好同動(dòng)測(cè)量鏡總可以找到兩路正弦信號(hào)第二次剛好同時(shí)達(dá)到負(fù)向過(guò)位置間的兩個(gè)探測(cè)器的填脈沖數(shù)即可得到兩種波長(zhǎng)整數(shù)干涉的干涉級(jí)次的小數(shù)部分剛好等于 0，即 εr=εu=0，由此便可得到ru rumm 為干涉級(jí)次的比值，λr為參考激光的波長(zhǎng)。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN249

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2526826