典型的雙光束干涉系統(tǒng)
發(fā)布時(shí)間:2016/2/6 18:12:16 訪問次數(shù):1827
雙光束干涉在國防工業(yè)、科學(xué)研究和國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用,下DAC63CG/BG面簡要介紹幾種典型的干涉系統(tǒng)。
通常作為相位調(diào)制用的雙光束光學(xué)干涉儀有:邁克爾遜( Michelson)干涉儀、馬赫一澤德( Mach-Zehnder)干涉儀、薩古納克(Sagnac)干涉儀、楊氏(Yong's)雙縫千涉裝置等,圖10.3給出了它們的原理示意圖。
圖10.3 (a)所示是邁克爾遜干涉儀,它是干涉測量中最常用的干涉儀。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,條紋對比度好,信噪比高。測量反射鏡M2固定在被測物體上,物體的位移、振動、變形等將使測量鏡發(fā)生移動。當(dāng)測量鏡M2的位移量為A/時(shí),將引起測量光路的光程發(fā)生2nA/(胛為介質(zhì)折射率)的變化,引起的干涉光強(qiáng)度變化次數(shù)為Ⅳ=2nA///l,o,通過對Ⅳ的計(jì)數(shù)以及對信號的細(xì)分處理技術(shù),就可以實(shí)現(xiàn)對位移的精密測量。由于光波波長在微米數(shù)量級,因此,這種測量技術(shù)可以達(dá)到很高的測量精度。測量分辨率可達(dá)10-13m的數(shù)量級。它的缺點(diǎn)是,輸出光束可能回饋到激光器中,使激光器不能正常工作,但可以通過設(shè)置偏振片等方法來解決。
圖10.3 (b)所示是馬赫一澤德干涉儀,由兩片分束鏡和兩片反射鏡組成。光源發(fā)出的光經(jīng)分束鏡1分為參考光束和測量光束,這兩束光分別經(jīng)兩個(gè)反射鏡后到達(dá)分束鏡2合成疊加,產(chǎn)生兩光束之間的干涉。分束鏡2有兩束干涉光輸出,可用于多路接收器。馬赫一澤德干涉儀的顯著特點(diǎn)之一是,可以避免干涉光路中的光反射回光源,由于反射回光源的散射光很少,因此對光源的影響很小,有利于降低光源的不穩(wěn)定噪聲。此外,它能夠獲得雙路互補(bǔ)干涉輸出,便于信號接收和處理。被測參量通過測量光路引入,例如,在研究飛行器模型在風(fēng)洞中產(chǎn)生的渦流情況時(shí),讓風(fēng)洞氣流通過測量光路中的測量段,由于氣流折射率的變化與其密度的變化成正比,而折射率的變化又使通過氣體的光束的光程發(fā)生變化,從而引起測量光路中光波位相的變化,通過測量光束與參考光束之間的干涉,其干涉圖樣便能反映出氣流折射率和密度分布的情況。
雙光束干涉在國防工業(yè)、科學(xué)研究和國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用,下DAC63CG/BG面簡要介紹幾種典型的干涉系統(tǒng)。
通常作為相位調(diào)制用的雙光束光學(xué)干涉儀有:邁克爾遜( Michelson)干涉儀、馬赫一澤德( Mach-Zehnder)干涉儀、薩古納克(Sagnac)干涉儀、楊氏(Yong's)雙縫千涉裝置等,圖10.3給出了它們的原理示意圖。
圖10.3 (a)所示是邁克爾遜干涉儀,它是干涉測量中最常用的干涉儀。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,條紋對比度好,信噪比高。測量反射鏡M2固定在被測物體上,物體的位移、振動、變形等將使測量鏡發(fā)生移動。當(dāng)測量鏡M2的位移量為A/時(shí),將引起測量光路的光程發(fā)生2nA/(胛為介質(zhì)折射率)的變化,引起的干涉光強(qiáng)度變化次數(shù)為Ⅳ=2nA///l,o,通過對Ⅳ的計(jì)數(shù)以及對信號的細(xì)分處理技術(shù),就可以實(shí)現(xiàn)對位移的精密測量。由于光波波長在微米數(shù)量級,因此,這種測量技術(shù)可以達(dá)到很高的測量精度。測量分辨率可達(dá)10-13m的數(shù)量級。它的缺點(diǎn)是,輸出光束可能回饋到激光器中,使激光器不能正常工作,但可以通過設(shè)置偏振片等方法來解決。
圖10.3 (b)所示是馬赫一澤德干涉儀,由兩片分束鏡和兩片反射鏡組成。光源發(fā)出的光經(jīng)分束鏡1分為參考光束和測量光束,這兩束光分別經(jīng)兩個(gè)反射鏡后到達(dá)分束鏡2合成疊加,產(chǎn)生兩光束之間的干涉。分束鏡2有兩束干涉光輸出,可用于多路接收器。馬赫一澤德干涉儀的顯著特點(diǎn)之一是,可以避免干涉光路中的光反射回光源,由于反射回光源的散射光很少,因此對光源的影響很小,有利于降低光源的不穩(wěn)定噪聲。此外,它能夠獲得雙路互補(bǔ)干涉輸出,便于信號接收和處理。被測參量通過測量光路引入,例如,在研究飛行器模型在風(fēng)洞中產(chǎn)生的渦流情況時(shí),讓風(fēng)洞氣流通過測量光路中的測量段,由于氣流折射率的變化與其密度的變化成正比,而折射率的變化又使通過氣體的光束的光程發(fā)生變化,從而引起測量光路中光波位相的變化,通過測量光束與參考光束之間的干涉,其干涉圖樣便能反映出氣流折射率和密度分布的情況。
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