[實(shí)用新型]一種用于振動(dòng)計(jì)量的低噪聲外差激光干涉儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020134455.X
• 申請日: 2010-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN201622111U
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左愛斌;于梅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00;G01B9/02
• 代理公司: 北京中創(chuàng)陽光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于振動(dòng)計(jì)量的低噪聲外差激光干涉儀。

背景技術(shù)

目前傳統(tǒng)用于振動(dòng)計(jì)量的外差激光干涉儀結(jié)構(gòu)中，一般將參考光進(jìn)行調(diào)制，測量光直接經(jīng)分光器件反射或透射后對被測物進(jìn)行測量。但測量光經(jīng)被測物體反射后，容易從原光路返回激光器中，使激光器因光反饋而引起振蕩或自激，從而容易導(dǎo)致激光模式不穩(wěn)定，影響到激光的輸出功率和頻率。尤其是被測物體處于漫反射狀態(tài)時(shí)，能夠進(jìn)入探測器的光線很少，一方面要求漫反射回來的光盡量多，以求得到更多的有效測量光，另一方面又由于反射光會(huì)直接返回激光器引起激光的不穩(wěn)定，從而在增大光電信號(hào)本底噪聲的同時(shí)，使激光的波長不穩(wěn)定，進(jìn)一步影響到測量精度。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種降低光電信號(hào)的本底噪聲，提高信噪比和測量精度的用于振動(dòng)計(jì)量的低噪聲外差激光干涉儀。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種用于振動(dòng)計(jì)量的低噪聲外差激光干涉儀，包括激光器、第一分光器、第一反射鏡、第二反射鏡、聲光調(diào)制器、第二分光器、1/4波片和探測器，激光器發(fā)出的激光經(jīng)第一分光器分光，透射光依次經(jīng)過第一反射鏡反射、第二分光器透射后作為參考光，進(jìn)入探測器；激光經(jīng)第一分光器的反射光依次經(jīng)過第二反射鏡、聲光調(diào)制器調(diào)制、第二分光器后作為測量光，并經(jīng)1/4波片后用來測量被測物體，被測物體漫反射的反射光返回依次經(jīng)1/4波片、第二分光器反射后形成有效測量光進(jìn)入探測器，與參考光干涉。

進(jìn)一步，所述第一反射鏡和第二反射鏡均為直角反射鏡。

進(jìn)一步，所述第一分光器和第二分光器均為單波長偏振分光器，分光器端面鍍有相應(yīng)波長的增透膜。

進(jìn)一步，所述第一分光器的分光面與所述激光器輸出光路成45°。

本發(fā)明在不增加額外光學(xué)器件及相同激光強(qiáng)度以及探測器的前提下，解決了當(dāng)被測物體處于漫反射狀態(tài)時(shí)，在增大有效測量光的同時(shí)，減少返回到激光腔的反射光，從而降低光電信號(hào)的本底噪聲，提高信噪比和測量精度，確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明一種用于振動(dòng)計(jì)量的低噪聲外差激光干涉儀，包括激光器1、第一分光器2、第一反射鏡3、第二反射鏡4、聲光調(diào)制器5、第二分光器6、1/4波片7和探測器9。其中，第一分光器2和第二分光器6均為單波長偏振分光器，分光器端面鍍有相應(yīng)波長的增透膜，第一分光器2的分光面與激光器1輸出光路成45°，第一反射鏡3和第二反射鏡4均為直角反射鏡。

激光器1發(fā)出的激光經(jīng)第一分光器2后分成透射光和反射光，在第一分光器2的透射光方向設(shè)置有第一反射鏡3，第一反射鏡3將透射光反射到第二分光器6，透射光經(jīng)第二分光器6后作為參考光進(jìn)入探測器9。在經(jīng)第一分光器2的反射光方向依次放置第二反射鏡4和聲光調(diào)制器5，并使得經(jīng)聲光調(diào)制器5調(diào)制后的光經(jīng)第二分光器6后作為測量光，經(jīng)過1/4波片7后入射到被測量物體8，被測物體漫反射的反射光返回，其再經(jīng)1/4波片7、第二分光器6后作為參考光進(jìn)入探測器9，與參考光進(jìn)行干涉。

本發(fā)明中反射鏡也可用其它直角反射鏡代替，聲光調(diào)制器也可用其它方式的調(diào)制器代替，只要滿足光路設(shè)置要求即可。

本實(shí)用新型一種用于振動(dòng)計(jì)量的低噪聲外差激光干涉儀可用于中高頻穩(wěn)態(tài)振動(dòng)的高精度測量。在振動(dòng)傳感器靈敏度幅值和相位測量裝置中，主要由振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)(包括振動(dòng)信號(hào)源，功率放大器，振動(dòng)臺(tái)等)、外差激光干涉儀、信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)組成。振動(dòng)信號(hào)源經(jīng)功率放大器激勵(lì)振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生振動(dòng)，外差激光干涉儀對產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行測量，并將測量得到的光電信號(hào)送到信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)。

信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)的主要功能是低通濾波和混頻移頻。由于包含調(diào)制信號(hào)的頻帶范圍與載波頻率相比往往很小，因此，在對多普勒信號(hào)進(jìn)行A/D采樣之前，需要通過混頻器將調(diào)制載波信號(hào)(一般40MHz或160MHz)降至適合于模一數(shù)轉(zhuǎn)換的頻帶范圍內(nèi)。光電信號(hào)經(jīng)放大后與本振信號(hào)一起進(jìn)入混頻器進(jìn)行混頻，得到包含振動(dòng)信號(hào)的差頻低頻信號(hào)，再經(jīng)低通濾波后由數(shù)據(jù)采集卡采集處理，最后經(jīng)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理，得到振動(dòng)的精確數(shù)值。

外差激光干涉儀測量系統(tǒng)最顯著的特點(diǎn)是利用載波技術(shù)將被測物理量的信息轉(zhuǎn)換成為調(diào)頻或調(diào)相信號(hào)。由于外差干涉光電信號(hào)以交流的方式進(jìn)行傳輸、處理，因此提高了光電信號(hào)信噪比。它與零差激光干涉儀測量系統(tǒng)相比，具有抗干擾能力強(qiáng)、分辨率高、線性度高、噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍寬、測量誤差小、位移測量可達(dá)納米量級等優(yōu)點(diǎn)。