光學(xué)頻率梳的出現(xiàn)和飛速發(fā)展給超精密計(jì)量領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的進(jìn)步。大尺寸高精度的絕對(duì)距離測(cè)量在基礎(chǔ)科學(xué)研究和工程實(shí)際應(yīng)用中都發(fā)揮著重要的作用。1983年,國(guó)際計(jì)量大會(huì)定義長(zhǎng)度單位米為光在真空中行進(jìn)1/299792458秒的距離,實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)度（米）和時(shí)間（秒）的高度統(tǒng)一。光學(xué)頻率梳作為一種新型的光源,可直接連接長(zhǎng)度和時(shí)間,于是,光學(xué)頻率梳的絕對(duì)距離測(cè)量很快成為了國(guó)際國(guó)內(nèi)的研究熱門(mén)。本論文研究了光學(xué)頻率梳的絕對(duì)距離測(cè)量,在幾十米大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了高精度的絕對(duì)距離測(cè)量,滿足大尺寸高精度的絕對(duì)距離測(cè)量需求。研究了強(qiáng)度探測(cè)的絕對(duì)距離測(cè)量方法,分析了脈沖互相關(guān)原理,建立了基于高斯脈沖、Sech~2脈沖和洛侖茲脈沖的脈沖互相關(guān)模型,通過(guò)兩個(gè)脈沖的干涉強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)絕對(duì)距離測(cè)量。在25m范圍內(nèi),與參考干涉儀比對(duì)的結(jié)果表明,測(cè)量不確定度優(yōu)于1.5μm。分析了色散干涉的原理,基于色散干涉條紋的調(diào)制頻率實(shí)現(xiàn)絕對(duì)距離測(cè)量,但是采用低分辨率的光譜分析儀無(wú)法實(shí)現(xiàn)任意測(cè)距。為了克服這一局限性,采用一段長(zhǎng)的延遲光纖作為參考臂,通過(guò)改變光學(xué)頻率梳的重復(fù)頻率,可以實(shí)現(xiàn)任意測(cè)距。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在75m范圍內(nèi),測(cè)量不確定度優(yōu)于25μm。進(jìn)行... 

【文章頁(yè)數(shù)】：133 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 光學(xué)頻率梳
        1.2.1 光纖光學(xué)頻率梳
        1.2.2 電光調(diào)制光學(xué)頻率梳
        1.2.3 微諧振腔光學(xué)頻率梳
    1.3 光學(xué)頻率梳的絕對(duì)距離測(cè)量
        1.3.1 多外差干涉
        1.3.2 光學(xué)采樣
        1.3.3 色散干涉
        1.3.4 光學(xué)頻率梳作為校準(zhǔn)光源
        1.3.5 脈沖對(duì)準(zhǔn)
    1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容
第二章 基于強(qiáng)度探測(cè)的絕對(duì)距離測(cè)量
    2.1 光學(xué)頻率梳脈沖互相關(guān)原理
        2.1.1 不同脈沖模型對(duì)應(yīng)的脈沖互相關(guān)條紋
        2.1.2 最亮條紋的位置分析
    2.2 絕對(duì)距離測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        2.2.2 脈沖互相關(guān)條紋直流強(qiáng)度和交流幅度的變化規(guī)律
        2.2.3 基于強(qiáng)度探測(cè)的絕對(duì)距離測(cè)量
        2.2.4 測(cè)量非模糊范圍的拓展
    2.3 測(cè)量不確定度分析
    2.4 本章小節(jié)
第三章 基于色散干涉的絕對(duì)距離測(cè)量
    3.1 色散干涉的原理
        3.1.1 整數(shù)N的測(cè)量
        3.1.2 小數(shù)部分d的測(cè)量
    3.2 基于色散干涉的任意距離測(cè)量原理
    3.3 色散干涉的絕對(duì)距離測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.4.1 2km長(zhǎng)光纖穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)
        3.4.2 整數(shù)N的測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        3.4.3 短距離的絕對(duì)距離測(cè)量
        3.4.4 長(zhǎng)距離的絕對(duì)距離測(cè)量實(shí)驗(yàn)
    3.5 不確定度分析
    3.6 不確定度的最優(yōu)化
    3.7 本章小節(jié)
第四章 掃描重復(fù)頻率的光學(xué)采樣絕對(duì)距離測(cè)量
    4.1 掃描重復(fù)頻率的光學(xué)采樣原理分析
    4.2 傅立葉變換實(shí)現(xiàn)絕對(duì)距離測(cè)量
        4.2.1 原理分析
        4.2.2 絕對(duì)距離測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        4.2.3 下采樣系數(shù)分析
    4.3 希爾伯特變換實(shí)現(xiàn)絕對(duì)距離測(cè)量
        4.3.1 測(cè)量系統(tǒng)
        4.3.2 測(cè)量過(guò)程
        4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.4 不確定度分析
    4.5 玻璃厚度和折射率的測(cè)量
        4.5.1 玻璃厚度和折射率測(cè)量的原理
        4.5.2 玻璃厚度和折射率的測(cè)量系統(tǒng)
        4.5.3 長(zhǎng)光纖的色散補(bǔ)償
        4.5.4 長(zhǎng)光纖的穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)
        4.5.5 玻璃厚度和折射率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        4.5.6 不確定度分析
    4.6 本章小節(jié)
第五章 光學(xué)頻率梳與單頻激光多外差干涉絕對(duì)距離測(cè)量
    5.1 光學(xué)頻率梳與單頻激光多外差干涉的原理分析
    5.2 光學(xué)頻率梳與自由運(yùn)行單頻激光的多外差干涉絕對(duì)距離測(cè)量
        5.2.1 光學(xué)頻率梳與自由運(yùn)行單頻激光的拍頻實(shí)驗(yàn)
        5.2.2 絕對(duì)距離測(cè)量實(shí)驗(yàn)
    5.3 光學(xué)頻率梳與穩(wěn)定單頻激光多外差干涉的絕對(duì)距離測(cè)量
        5.3.1 單頻激光器鎖定頻率實(shí)驗(yàn)
        5.3.2 絕對(duì)距離測(cè)量實(shí)驗(yàn)
    5.4 不確定度分析
    5.5 本章小節(jié)
第六章 雙波長(zhǎng)色散干涉的空氣折射率自修正
    6.1 雙波長(zhǎng)折射率修正的原理
    6.2 雙波長(zhǎng)色散干涉折射率自修正實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    6.3 CCD相機(jī)的校準(zhǔn)
    6.4 雙波長(zhǎng)色散干涉折射率自修正
        6.4.1 雙波長(zhǎng)色散干涉的長(zhǎng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)
        6.4.2 基頻光的色散干涉長(zhǎng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)
        6.4.3 雙波長(zhǎng)色散干涉的折射率自修正
    6.5 雙波長(zhǎng)色散干涉的絕對(duì)距離測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        6.5.1 絕對(duì)距離測(cè)量結(jié)果
    6.6 不確定度分析
    6.7 本章小節(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 本文工作總結(jié)
    7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文情況
致謝



本文編號(hào)：3721731