[發明專利]多普勒振鏡正弦調制多光束激光外差的扭擺法測量微沖量的裝置及方法

無效

• 申請號: 201110144669.4
• 申請日: 2011-05-31
• 公開（公告）號: CN102353490A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 李彥超;王春暉;高龍;曲楊;叢海芳;邵文冕
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01B11/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

1.一種多普勒振鏡正弦調制多光束激光外差的扭擺法測量微沖量的裝置，其特征在于：該裝置由數字信號處理系統(1)、光電探測器(2)、脈沖激光器(6)、扭擺系統、H₀固體激光器(10)、偏振分束鏡PBS(11)、四分之一波片(12)、振鏡(13)、平面標準鏡(14)和會聚透鏡(15)組成，

其中所述H₀固體激光器(10)、扭擺系統、四分之一波片(12)、振鏡(13)、偏振分束鏡PBS(11)、會聚透鏡(15)和平面標準鏡(14)位于真空室(4)內，該真空室(4)有第一真空窗(3)和第二真空窗(5)，所述扭擺系統由標準梁(8)、平面反射鏡(9)和工質靶(7)組成；在標準梁(8)的橫梁一個末端的平面上黏貼有平面反射鏡(9)，與該平面反射鏡(9)相對的該橫梁的另一側平面上對稱固定有工質靶(7)，所述平面反射鏡(9)的反射面與標準梁(8)的橫梁的擺動方向垂直；該標準梁(8)處在水平的平衡狀態下，所述工質靶(7)的靶面與脈沖激光器(6)發射的激光束的光軸相垂直；

H₀固體激光器(10)發射激光束至偏振分束鏡PBS(11)的前表面，該偏振分束鏡PBS(11)的反射光束經四分之一波片(12)透射之后發射到振鏡(13)的入射面，經振鏡(13)反射后的反射光束再次經四分之一波片(12)透射之后發射至偏振分束鏡PBS(11)，經該偏振分束鏡PBS(11)透射之后入射至黏貼在標準梁(8)上的平面反射鏡(9)的入射面，該平面反射鏡(9)的反射光束以入射角θ₀斜入射至平面標準鏡(14)，該平面標準鏡(14)前表面的發射光與經其后表面多次反射而透射出前表面的光通過會聚透鏡(15)匯聚后，經該真空室(4)的第一真空窗(3)聚焦到光電探測器(2)的光敏面上，光電探測器(2)輸出電信號給數字信號處理系統(1)，第二真空窗(5)的設置位置與脈沖激光器(6)的位置相對應，用于觀察扭擺系統的工作狀態；所述數字信號處理系統(1)用于根據連續接收到的信號，獲得標準梁(8)的橫梁所受到的微沖量。

2.根據權利要求1所述的多普勒振鏡正弦調制多光束激光外差的扭擺法測量微沖量的裝置，其特征在于：數字信號處理系統(1)由濾波器(17)、前置放大器(16)、模數轉換器(A/D)和數字信號處理控制器(DSP)組成，濾波器(17)將光電探測器(2)輸出的信號進行濾波之后發送給前置放大器(16)，該前置放大器(16)將接收到的信號放大之后發送給模數轉換器(A/D)，模數轉換器(A/D)將接收到的模擬信號轉換成數字信號發送給數字信號處理控制器(DSP)，該數字信號處理控制器(DSP)中固化有FFT算法，數字信號處理控制器(DSP)用于對連續接收到的信號進行處理，解調后獲得標準梁(8)的橫梁所受到的微沖量。

3.根據權利要求1所述的多普勒振鏡正弦調制多光束激光外差的扭擺法測量微沖量的裝置，其特征在于：所述振鏡(13)為多普勒振鏡，其簡諧振動方程和速度方程分別是x(t)＝x₀cos(ω_ct)和v(t)＝-ω_cx₀sin(ω_ct)，

式中x₀為多普勒振鏡振動的振幅，ω_c為多普勒振鏡的角頻率，c為光速，t為時間。

4.根據權利要求1所述的多普勒振鏡正弦調制多光束激光外差的扭擺法測量微沖量的裝置，其特征在于：所述工質靶(7)是用工質制作的靶標。

5.一種基于權利要求1所述多普勒振鏡正弦調制多光束激光外差的扭擺法測量微沖量的裝置的多普勒振鏡正弦調制多光束激光外差的扭擺法測量微沖量的方法，其特征在于，該方法的過程為：

首先，打開H₀固體激光器(10)，并打開振鏡(13)的驅動電源，使振鏡(13)開始做簡諧振動；

同時，采用脈沖激光器(6)發出脈沖激光激勵工質靶(7)，使該工質靶(7)產生等離子體噴射，所產生的等離子噴射的反噴作用使標準梁(8)的橫梁轉動；

數字信號處理系統(1)在扭擺系統擺動過程中連續采集光電探測器(2)發出的信號，并對連續獲得的所有信號進行處理，獲得標準梁(8)的橫梁所受到的微沖量I′。