基于小孔光学系统与面阵ＣＣＤ 的激光位移传感器系统设计

为了降低激光位移传感器的生产成本,提出一套新型激光位移传感器系统的设计方法。该设计基于三角测距原理,使用ＣＣＤ 单板机作为光电探测器,换用小孔光学系统替代透镜,并针对小孔光学系统的特点对传感器系统重要参数的确定方法进行了研究,编写图像处理算法提取目标图像中的位移信息,从而达到非接触式位移测量目的。搭建了一套该新型激光位移传感器系统进行位移测量实验,结果表明此系统可以达到量程为５０ ｍｍ、精度为１ ｍｍ 的测量需求。     

远场光电探测器系统受激光干扰与损伤效果估计

空间光电探测器与地面距离较远 ,用脉冲或连续式激光直接损伤远场探测器非常困难。但光电探测器的光学接收系统对激光照射而言具有巨大的光学天线增益 ,实现激光对光电探测器的干扰与损伤是有可能的。通过计算 ,比较了脉冲激光与连续激光对远场光电探测器的作用效果 ,并在实验中验证了激光轴外干扰光电探测器系统的可行性     

一种基于激光调制的高精度位移测量方法

激光准直技术在位移测量及相关应用中具有重要作用,其核心器件是位置敏感探测器,环境杂散光、电源波动、光电信号处理电路噪声等是影响测量精度的主要因素。针对以上问题,提出一种基于激光调制的高精度位移测量方法。将激光器由直流驱动的连续输出模式改为交流驱动的调制模式输出,优化设计光电探测器微弱光电信号的调理与采集系统,通过编写Labview软件对信号进行频谱分析、带通滤波、均值处理等,对激光连续输出和激光调制输出2种情况分别进行了实验测试与分析,并对比了位移测量的稳定性。实验结果表明:其测量值波动范围从7 μm减少到了2.6 μm,验证了基于激光调制方法的有效性,可以通过滤波更加有效地消除噪声,测量精度提高至3 μm以内。     

基于混沌激光互相关峰值实现脂肪乳液内异质物的检测

利用混沌激光互相关峰值实验实现了脂肪乳液内部异质物的检测。在脂肪乳液内放置异质物,以自相关函数具有delta函数特征的混沌激光作为光源,将混沌激光分成两路,一路入射到带有异质物的脂肪乳液内,通过脂肪乳液后经光电探测器接收、输出后作为探测信号;另一路经光电探测器输出,作为参考信号。将混沌激光参考信号与经过脂肪乳液的混沌激光进行互相关,混沌激光的互相关峰值反映了脂肪乳液及其内部异质物的光学信息。结果表明,混沌激光相关检测法具有很强的抗干扰性。     

高精度激光三角位移传感器的技术现状

三角测量法是一种传统的位移测量方法.随着激光器、光电探测器和计算机的发展,三角测量法有了很多新的进展和应用.对激光三角位移测量系统进行概述和讨论.根据光线的不同入射方式激光三角位移传感器主要分为两种:直入射式和斜入射式.分别介绍了这两种方法的测量原理,并对它们各自的特点进行了比较.最后阐述了高精度激光三角位移传感器的应用方向及发展趋势.     

ns激光辐照硅光电探测器的损伤阈值

以He-Ne激光作为参考光,采用反射光能量法,测量了ns激光辐照硅光电探测器的损伤阈值,并测量了不同功率密度的强激光辐照下探测器对参考光的反射率.实验结果表明,ns激光辐照硅光电探测器的损伤阈值为4.1×106W/cm2,在探测器被强激光损伤的初期阶段,探测器对参考光的反射率下降很快,继续增加入射激光的能量,探测器对参考光的反射率下降趋于平缓.     

四象限探测器用作激光准直的特性分析

以四象限光电探测器用作激光准直为例,对其探测原理、光电转换特性、影响探测精度的因素进行了理论分析。用数值模拟、实验验证了分析结果,并对影响探测精度的因素进行了深入的探讨,从而为四象限探测器用作激光准直提供了有力的理论依据。     

变光外差为电外差的双频激光探测

演示一种双频激光位移探测系统,阐述光载波激光雷达的概念。由单块非平面环形腔固体激光器和声光调制器产生100MHz载波频率的双频激光束,作为探测光束,经过光路收发系统,探测位于电动导轨上目标的位移变化,信号处理部分采用高速光电探测器响应后信号的电子外差解调方式,位移量的获得通过高频锁相放大器解算参考光束与信号光束的相位差并计算获得。通过双频激光把光学外差探测变为了电子外差探测,系统重复误差小于3%。系统在利用无线电雷达信号处理方式的同时,保留了激光探测的优点,位移测量系统具有良好的重复性。     

PV型HgCdTe光电探测器中的混沌及其诊断

 对激光辐照半导体光电探测器的实验研究，发现当一束不太强的稳定连续波激光照射在PV型HgCdTe光电探测器上时，可以引起探测器出现混沌行为。利用光电探测器的光电压信号随时间变化的实验数据，通过求功率谱、计算Lyapunov指数对混沌进行了诊断。     

机械抖动棱镜式激光陀螺出射光强度特性

针对棱镜式激光陀螺在抖动状态下出射光强度被调制的现象, 系统地研究了机械抖动对棱镜式激光陀螺中光传输轨迹和光电探测器的影响机理. 在对现有棱镜式激光陀螺性能进行分析的基础上, 应用数值模拟和有限元分析方法, 将对称型全反射棱镜纳入四棱镜陀螺的结构设计方案, 并给出了由机械抖动引起的应力双折射和光电探测器位置偏移与出射光强度的一般关系. 结果表明, 机械抖动会使棱镜产生应力双折射, 使激光光路发生改变, 同时造成光电探测器与出射光束产生相对位移, 导致出射光强度幅值产生调制. 使用全对称型的陀螺结构, 选取具有合适折射率的对称型棱镜, 减小探测器与出射光斑中心的相对位移, 可以将出射光强度调制幅值相比原先减小52.63%以上, 显著地改善出射光强度被调制的现象. 此分析结果为提高激光陀螺的可靠性提供了重要参考.     

在线转子振动参数的光电检测

为了测量在线转子的振动信息,以半导体激光器为光源,以PSD(position sensitive detector)为探测器,基于光电三角测量法,建立了一套包括软、硬件在内的激光测振系统。通过对该系统的标定实验表明,实际位移与所测得的位移呈线性关系。在数据处理中,对所得到的复杂时域振动信号进行了离散傅里叶变换(DFT),从而在频率域获得了转子的振动频率和振幅信息。通过采用多线程高级编程技术,解决了数据处理时间、图像及数据显示、存储时间之间的冲突,实现了在线测量。经测试表明,该测振系统的测量频率分辨率可达到0.6Hz,振幅不确定度小于±10μm。     

一种基于ＰＩＮ型光电二极管频率响应的测试方法

根据信号系统相关理论,提出了一种针对该类光电探测器频率响应的测试方法。该方法实现的测试系统主要包括窄带脉冲激光光源、光强衰减装置和光电探测器等。由光电探测器接收经过光强衰减后的窄带激光脉冲信号,同时利用数字示波器获得相应信号波形的上升时间;根据相关的计算公式,得到光电探测器的频率响应;对所得测试结果进行误差分析。实验结果表明:对理论频率响应带宽为１０．６ ＭＨｚ的探测器,利用该方法测得的相对误差为６％左右, 该测试方法简单、可行,适用范围广。     

双激光光源光吸收法甲烷浓度光纤监测仪

基于Lamber Beer定律,利用波长为1.33μm的脉冲InP/InGaAsP半导体激光器作为测量光源,用低损耗的光纤进行光信号的传输,并以钽酸锂热释电探测器作为光电转换器件,实现了一种可远距离监测甲烷浓度的仪器。该仪器主要由光纤传感系统、信号放大与处理系统和显示系统三部分组成。介绍了该仪器的基本结构与工作原理,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法。     

原子光刻中驻波场与基片距离的判定方法研究

原子光刻实验中, 激光驻波场能起到原子透镜的效果, 实现原子汇聚. 激光驻波场与沉积基片间的距离对形成纳米条纹结构的质量具有重要影响. 利用高斯光束传播规律, 提出了一种能够定量判断激光驻波场与沉积基片相对位置的实验方法. 该方法通过调节装载有凸透镜和反射镜的精密位移台改变驻波场距基片的距离, 利用光电探测器接收反射光强的变化, 将位移改变量转变为接收器的电压信号. 利用驻波场激光束光斑直径值, 实现准确定位驻波场与基片的距离. 对上述实验过程进行数值模拟, 数值计算的结果和实验结果高度符合. 该方法实现了准确定位驻波场距基片的距离, 为后续深入研究驻波场和基片间距离对沉积纳米条纹结构质量的影响提供实验基础.     

一种漫反射式激光谷物水份检测系统

基于Kubelka Munk理论,利用波长为2.0μm的InGaAs/I连续波半导体激光器(功率:300～500mW)作测量光源,以LiTaO3热释电探测器作光电转换器件,以8031单片机作信号处理中心,设计了一种漫反射式谷物水份检测系统。该系统由光学接收与发射系统、信号放大与处理系统及显示系统三部分组成。介绍了系统的基本结构与工作原理,讨论了其中的技术难点及其相应的解决办法,给出了部分实验结果。     

激光干涉数字化角度计量系统分析

通过对数字干涉测角系统的组成、原理、误差、精度等方面的阐述与分析介绍了一种新型的精密角度测量系统。该系统是基于激光干涉技术的一种角度测量系统 ,系统以激光作为干涉光源 ,迈克耳逊干涉仪作为角度量测量的核心装置 ,通过机械装置将角度 (角位移 )量转换为迈克耳逊干涉仪干涉光路中可反映光程差变化的线位移量 ,进而反映为干涉条纹的变化 ,最后通过有关电路对干涉条纹进行的一系列处理 ,实现了对大转角的精密测量。还就上述有关问题用计算机模拟的方法作了定量分析     

像散法对微位移和微振动的实时测量

提出了一种通过对光学像散量的检测来实现对物体的微位移和微振动进行实时非接触测量的新方法.该方法采用四象限光电探测器测量由于物体相对于光学系统焦点的偏离而引起的像散量,参照已标定的物体位置与像散量之间的关系,可计算出物体的实际位移或振幅.利用这套系统对压电陶瓷片的振动状态进行了测量,得到了振动的振幅及频率.测量结果表明,该系统的测量灵敏度优于17 nm.     

一种双光路单探头吸收光谱同时测量方法

本文介绍一种带源补偿的吸收光谱测量方法，利用锁相放大器选频放大和相干接收的特点，和双光路分光，由单探头同时接收源光强和透射光强。     

用激光扫描法演示简谐振动图像

针对传统探究简谐振动图像的实验存在的不足,重新设计了实验装置,该装置利用半导体激光为光源,巧妙地将竖直方向的简谐振动和水平方的往复运动进行合成得到了简谐振动图像。通过观察屏幕上光点振动展开后形成的正弦(或余弦)曲线的全过程,可方便学生更好地理解简谐振动图像的形成原理。