量子光力系统中激光额外噪声的高效抑制（英文）

采用级联非平衡马赫-曾德光纤干涉仪来降低激光额外噪声,并实验证明了其可行性及激光噪声抑制效果.当光纤干涉仪两臂长度差为127m时,通过自制的自动相位锁定装置,可以长时间稳定地将干涉仪两臂的相对相位锁定在零相位,此时激光光场在800kHz及其整数倍频率处的额外噪声得到高效地抑制,降低幅度可达45dB以上.调节干涉仪的两臂差,可以改变噪声过滤的频段.基于该方法的噪声抑制装置结构紧凑、成本低,可应用于量子光力系统中散粒噪声极限光场的获得.     

同时测量温度和曲率的光纤传感器

提出了一种基于光纤布拉格光栅和马赫-曾德干涉仪相结合的同时测量曲率和温度的光纤传感器.该光纤传感器在马赫-曾德干涉仪中熔接一段布拉格光纤光栅,其中马赫-曾德干涉仪由两个花生形结构单模光纤熔接而成.实验结果表明,马赫-曾德干涉仪的透射谱中干涉峰和光纤布拉格光栅透射谱中谐振峰对曲率和温度有不同的响应灵敏度,因此可以利用矩阵实现对曲率和温度的同时测量.实验中测得马赫-曾德干涉仪曲率灵敏度为-27.58nm/m-1,光纤布拉格光栅在一定的测量范围内对曲率的变化不敏感,马赫-曾德干涉仪和光纤布拉格光栅的温度灵敏度分别为0.038 69nm/℃和0.012 17nm/℃.该系统采用全光纤结构,光纤布拉格光栅嵌入到马赫-曾德干涉仪中,因而结构紧凑和简单,且易于实现.     

孔型硅光子晶体中折叠式马赫-曾德尔干涉仪(英文)

设计了基于孔型硅光子晶体的折叠式马赫-曾德尔干涉仪.它由一个光反射器和几个光分束器构成.在干涉仪中,窄光束依赖自准直效应进行传输.利用时域有限差分法研究了折叠式马赫-曾德尔干涉仪的特性.结果表明,在0.255～0.270c/a的归一化频率范围内,干涉仪的两个透射谱均为正弦形且强度互补,透射谱的透射峰间距随着干涉仪两臂的光程差的增大而减小.该折叠式干涉仪结构紧凑,尺寸比非折叠式光子晶体马赫-曾德尔干涉仪要小许多,有望作为信道解复用器应用于光子芯片中.     

马赫-曾德尔型相移矢量剪切干涉仪

为了实现对激光波面的等光程测试,设计了一个新颖的相移矢量剪切干涉仪。该干涉仪以马赫曾德尔结构为基础,为等光程干涉仪。通过在相干的两路光束中分别插入楔角方向正交放置的楔板实现矢量剪切;其中一块楔板分成两块(平板部分和楔板部分),楔板部分沿平板部分的表面移动,通过改变光程差来实现相移,2π相移所需的移动距离为几毫米的量级,该相移方法在相移精度控制上比较简单。文中还对楔板引入的横向剪切误差和相移误差进行了分析,最后给出了实验所得的一组相移干涉图。     

多普勒测风激光雷达中马赫-曾德尔干涉仪的视场展宽技术研究

火星大气风速廓线探测对研究火星大气环境具有重要意义,基于马赫-曾德尔干涉仪的多普勒测风激光雷达相对于一般的相干/非相干多普勒测风激光雷达更适合于火星地基探测。为使马赫-曾德尔干涉仪对激光雷达中望远镜接收到的大视场角回波光信号进行频移检测,需要对马赫-曾德尔干涉仪进行视场展宽。对马赫-曾德尔干涉仪中棱镜式视场展宽技术与"猫眼"光学系统的视场展宽技术进行研究后发现,棱镜式视场展宽技术更具优势。设计并搭建了一套光程差为219 mm的马赫-曾德尔干涉仪,使用压电晶体扫描反射镜片的方式测量其对以11 mrad视场角入射的准平行光束的透射谱,得到干涉仪最大的干涉对比度为0.87,满足多普勒测风激光雷达的使用需求。结合地球大气环境分析了干涉仪干涉对比度随高度的变化,结果表明:虽然大光程差马赫-曾德尔干涉仪的干涉对比度在5 km以下低空大气中随高度增加有小幅下降,但仍可使用这种干涉仪进行大气风速探测。     

π相位板产生矢量光束的高数值孔径聚焦特性研究

借助马赫曾德尔干涉仪光路,用简单的π相位板把线偏振光转换为径向和角向矢量空心光束,应用RichardsWolf经典矢量衍射模型,计算了高数值孔径透镜聚焦条件下光波电磁场的分布,结果表明:用10-3 W量级的激光功率照明,产生轴对称矢量空心光束的最大光强达到1011 W·m-2量级,最大光强梯度达到1017 W·m-3量级,暗斑半径仅有0.24λ,同时出现了很强的纵向电场和磁场分布;调节干涉仪光路的光程差可调节局域光子轨道角动量密度的分布,这种光束在原子光学中有很好的应用前景。     

孔型硅光子晶体中折叠式马赫-曾德尔干涉仪

本文首次设计了基于孔型硅光子晶体的折叠式马赫-曾德尔干涉仪。它由一个光反射器和几个光分束器构成。在干涉仪中,窄光束依赖自准直效应进行传输。利用时域有限差分法研究了折叠式马赫-曾德尔干涉仪的特性。结果表明,在0.255-0.270c/a的归一化频率范围内,干涉仪的两个透射谱均为正弦形且强度互补,透射谱的透射峰间距随着干涉仪两臂的光程差的增大而减小。该折叠式干涉仪结构紧凑,尺寸比非折叠式光子晶体马赫-曾德尔干涉仪要小许多。它有望作为信道解复用器应用于光子芯片中。     

基于萨格奈克/双马赫-曾德干涉原理的长途管道破坏预警技术研究

针对现有技术在灵敏度和监测距离上的限制,提出了一种基于萨格奈克/双马赫-曾德干涉原理的分布式光纤传感方案,并对其探测和定位原理进行了分析.结果表明,利用从萨格奈克干涉仪解调出的信号可以判断有无破坏行为的发生,利用两个马赫-曾德干涉仪的输出信号可以实现对破坏行为的定位,从而为长途管道的破坏预警提供了一种较为理想的方法.     

一种结构新颖波长间距可调谐的光纤激光器

提出一种获得波长间距可调谐稳定激光输出的新颖结构,即把非平衡Michelson干涉仪接入光纤激光器谐振腔内,同时利用压电陶瓷调节干涉仪光程差,在1562.24 nm 波段得到小于0.06 nm可调谐波长间距的多波长激光输出.     

倾斜波面干涉仪中光纤阵列型点源发生器的光程误差标定方法

分析了光纤阵列型点源发生器相对于透镜阵列型点源发生器的优势。针对光纤阵列型点源发生器各光纤出射光束之间存在初始光程差的问题,提出了基于马赫-曾德尔全光纤干涉仪和小数重合法的光程差检测方法。测量各光束间的光程差并将其引入到倾斜波面干涉系统的误差模型中,以消除其对被测件面形偏差解算的影响。结果表明,该检测系统的测量不确定度为0.07λ_3(λ_3=632.8nm)。分别使用基于光纤阵列的倾斜波面干涉系统和ZYGO干涉仪对抛物面镜片进行测量,二者获得的面形偏差结果一致。     

用半导体激光器实现高精度动态定位

提出了一种新的半激光定位技术，把半导体激光器的线性调频特性和双波长细分技术结合起来，用两个半导体激光器完成了零点的高精度动态定位，突破了传统白光定位的局限，简化了干涉仪的设计，实现了大范围的零点捕捉。定位精度达到０．０１μｍ。     

光纤干涉仪臂差的测量

用白光干涉和Michelson干涉仪技术测量光纤Michelson干涉仪和Mach-Zehnder干涉仪的臂差.这种方法能在线测量任意长度的光纤干涉仪臂差,包括零臂差,测量的精度由光源的相干长度确定,为微米数量级.     

基于重采样技术的调频连续波激光绝对测距高精度及快速测量方法研究

调频连续波激光测距方法可以实现高精度的大尺寸绝对距离测量, 且测量过程无需合作目标, 在大空间坐标精密测量领域有很高的研究价值. 而如何提高测量分辨率和实用化一直是近年来调频连续波激光绝对测距研究的热点. 本文研究了调频连续波激光测距的原理, 基于双光路调频连续波激光测距系统, 提出了通过信号拼接提高测量分辨率的信号处理优化方案, 该方案可以提高测距分辨率, 且可以降低对激光器的性能要求; 提出了可实现高速测量的简易测量方法. 设计加工了双光路光纤调频连续波激光测距系统, 利用该系统进行了测距分辨率及测距误差标定实验, 实验结果表明: 优化方案可以有效地提高测量分辨率和测量效率, 在26 m测量范围内, 测距分辨率达到了50 μm, 测距误差不超过100 μm; 快速测量方案有较高实用价值.     

New Laser Interferometer with OPD Multiplication for Nanometer Measurement

By using coupled differential interferometry a new laser displacement measurement interferometer with nanometric accuracy has been developed. The resolution and the stability of the interferometer are improved by multiplicating the optical path difference (OPD). The new interferometer is simple in concept,symmetric in optical paths,without optical deadpath,easy to set up and align. λ/1600 resolution and nanometric accuracy are achieved within the measurement range of 10 mm.     

New Laser Interferometer with OPD Multiplication for Nanometer Measurement

1lntfortionLaserinterferometersarewidelyadoPtedinthefieldsoflengthmeasurementandtheyaredevtheingveryqulcklyintheseyears.RecentdevefoPment0fnanornetr0lDyhasputincreaseddemandsonthepedrianceofthelaserinterferomters,suchasstability,reS0utionandmeasuretnentaccuray.Bothdomesticandinternatdriallaserinterferometerswithhighaccuracy,esPeciaIlywithnanOInetricaccuracy,arelindtedtobewidelyaPpliedandcomrnerciahaedondifferentdegreebecauseofthesarneproblemi.e.thehighrequlrementformeasurementconditbo.Thea…     

迈克尔孙干涉仪组合实验的改进与设计

采用HNL-55700多束光纤He-Ne激光器、钠光、日光灯作为相干光源，利用自光相干长度小的特点对迈克尔孙干涉仅调节优化，并对组合实验提出改进和设计。     

使用硅橡胶涂敷的全光纤Mach-Zehnder干涉仪的压力传感研究

用硅橡胶对Mach-Zehnder干涉仪的传感臂进行涂敷,可以增加干涉仪压力传感的灵敏度.实验中分别使用宽带和窄带光源,借助光谱仪和光功率计观测干涉谱波长改变和光谱峰值功率变化,对微小压力进行了测量.当压力改变为1.03×10－4 MPa时,波长改变约0.02 nm,系统传感灵敏度为1.96×10－4 nm/Pa,是涂敷前的2.15倍.     

新型干涉高光谱成像系统的光束剪切特性分析

提出了一种基于新型双折射横向剪切分束器的高光谱成像方法,采用的横向剪切分束器主要由Wollaston棱镜和角锥反射体组成.在分析双折射分束器的偏光结构和分光机理的基础上,利用光线追迹方法分析了光束在Wollaston棱镜中的传播特性,通过计算光束在双折射分束器中的传播方向及出射位置,推导出调制光程差的理论表达公式.根据理论推导结果,分别仿真分析了系统在不同扫描模式下光程差与入射光视场角以及角锥顶点偏移量的调制关系.基于理论分析结果搭建了实验装置,对光程差分析结果进行验证,实验结果与理论分析结果匹配较好.所提方法可以提高剪切光束的平行性,保证干涉条纹的高调制度,降低了复原光谱准确度对光学装调精度和元件加工精度的依赖性,具有结构稳定、复杂度低的显著特点.     

First-order ether drift experiment with a Mach-Zehnder fiber interferometer

The recently proposed first-order ether drift experiment with an asymmetrix Mach-Zehnder interferometer could be used to detect anisotropy in the speed of light. The experiment has been performed, and no effect was detected within the measurement accuracy.     

Sinusoidal Phase-Modulating Superluminescent Diode Interferometer with Fabry-Perot Etalone for Step-Profile Measurement

In this paper we use a superluminescent diode (SLD) as the light source of an interferometer and extract a narrow spectrum from a wide spectrum of the SLD with a Fabry-Perot Etalone (FPE). By varying sinusoidally the distance between the two mirrors of FPE, the central wavelength of the narrow spectrum is scanned sinusoidally. The distance between the mirrors is exactly set by a feedback control system, and sinusoidal phase-modulated SLD light that has a large scanning width of about 10 nm can be obtained with high stability and spatial uniformity. The phase of the interference signal has two different components. One is amplitude Z_b of sinusoidal phase modulation, which is proportional to the optical path difference (OPD) and the scanning width. The other is conventional phase α, which provides a fractional value of the OPD in the range of the wavelength. By combining the two values of the OPD obtained from Z_b and α, an exact OPD larger than the wavelength can be measure with ment accuracy in α. Characteristics of the interferometer are made clearly through step-profile measurements.