基于3×3耦合器的纳米级位移测量方法研究
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魏春华(1990-),男,硕士研究生,现主要从事光电传感及 光学精密测量方面的研究.

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国家自然科学基金(51275523)资助项目 (国防科学技术大学 机电工程与自动化学院 湖南 长沙 410073)


Research on nanometer displacement measuring method based on a 3×3coupler
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    摘要:

    提出了一种基于3×3耦合器的小型化单光栅纳米位 移测量方法。基于激光多普勒效应与光纤耦合器散射矩阵理论,首次将3×3耦合器与计量光 栅相结合,设计了一种对称式光路结构,利用所提出的新型 相位解调算法实现纳米级精度的位移测量。方法具有结构简单、调节方便、对波长变化不敏 感和能有效 抑制空气扰动等特点,从而使得系统具有良好的稳定性。实验结果显示,3×3耦合器三路输 出信号两-两产生 的李萨育图形平滑清晰,相位差保持在120°左右,说明本方法具有较好的测量稳定性。数 值仿真与理论分 析具有较好的一致性,在同时存在相位和幅值误差的情况下可以实现8nm的测量精度。

    Abstract:

    A miniature single-grating nano-scal e displacement measuring system based on a 3×3coupler is developed.Based on t he laser Doppler effect and the scattering matrix theory of fiber couplers,a new symmetrical optical configuration is designed,and the nano-scale measurement precision is a chieved with the proposed phase demodulation algorithm.This method has the advantages of simple structure ,convenient adjustment, inhibition of air turbulence and insensitive to the waveleng th change,thus making the system have the merit of good robustness.Experiment results show that the Lissajou figures fo rmed by either two of the outputs of the 3×3coupler are smooth and clear,and their phase differences are reta ining around 120°,which illustrates that this method has excellent measurement stability.Numerical simu lation is well consistent with the theoretical analysis,and achieves a measurement precision of 8nm in the presenc e of both phase and amplitude errors,which proves the effectiveness of this meth od.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

魏春华,颜树华,林存宝,王国超,邹鹏飞.基于3×3耦合器的纳米级位移测量方法研究[J].光电子激光,2014,(4):704~710

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  • 收稿日期:2013-09-27
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