Pound-Drever-Hall稳频误差信号线性动态范围及灵敏度分析

在Pound-Drever-Hall激光稳频方法中,误差信号的线性动态范围和灵敏度是影响稳频效果的重要指标。为了对Pound-Drever-Hall激光稳频性能进行优化,本文理论分析了调制频率、FP腔镜反射率和腔长对动态范围及灵敏度的影响,并通过实验仿真进行定量讨论和优化。实验结果表明,调制频率、反射率和腔长都分别与线性动态范围的大小有着紧密的联系,通过对这些参数的正确选取,以及对精度和灵活性要求的综合考虑,可以提升稳频系统的效果;而且对调制深度的优化可以提高误差信号灵敏度。     

Pound-Drever-Hall稳频方法的Multisim建模分析

Pound-Drever-Hall(PDH)稳频方法涉及光学和电学2个部分,综合仿真较为困难。针对该问题,设计了PDH的电路部分。根据器件的工作原理,采用电路模型搭建光学元件。在此基础上进行了器件的单独仿真和开环PDH光、电综合仿真,仿真使用长度为15 cm,腔镜反射率为0.97的Fabry-Pérot腔(F-P腔),并采用20 MHz的调制频率。仿真结果表明:器件模型搭建合理;激光器在无频率漂移时,系统输出较小幅度的零漂移信号;在频率漂移为5 MHz,10 MHz,15 MHz时,系统输出较为理想的误差信号。最后对仿真结果进行了讨论,并提出了改进方案。     

频率扫描干涉中参考干涉仪的非线性误差分析

针对频率扫描激光干涉测距系统的参考干涉仪中存在的大量光学元件会产生非线性误差,本文基于偏振分光镜(PBS)的非理想分光性能分析了非线性误差的产生机制,推导出PBS非理想分光性能条件下的非线性误差模型,并提出了消除非线性误差的改进方法。利用MATLAB进行建模仿真表明,PBS非理想透射率和反射率对非线性误差的影响为二次谐波,透射率和反射率相差越大,非线性误差越大,当二者值相等时非线性误差大幅减小。当PBS反射率为0.90且透射率为0.97时,用传统的正交检测方法产生最大为383.3 kHz的非线性误差,而采用本文提出的方法只存在5.3 kHz的线性误差。     

频率扫描干涉中基于DFT的相位测量

频率扫描干涉可以实现绝对距离测量,其中相位测量至关重要,其精度直接影响干涉测量的最终精度。从信号频域角度出发,提出了一种利用参考信号和测量信号离散傅里叶变换的相位测量方法。在对参考信号和测量信号采样前,分别对它们进行负向过零检测,当信号负向过零时才开始采样。对信号离散傅里叶变换后进行频谱分析,指出在信号采样前进行负向过零检测,可以消除信号频率值的相对偏差。根据理论分析,在LabVIEW中进行了建模仿真。结果表明:该方法具有精度高和抗噪声能力强等优点,在测量距离为10 m时,相位测量平均值与理论值相差2π,相对不确定度仅为0.105%。     

频率扫描干涉法绝对测距中运动误差的补偿研究

在频率扫描干涉法绝对距离测量过程中,目标的运动会对测量结果引入误差,经推导发现运动误差与激光扫频终点频率以及扪频过程中的光程差位移量有关.前者可直接通过高精度波长计测量,对于后者,提出了外差干涉频分复用技术,设计了一种新的频率扫描距离测量干涉仪,可同时实现目标绝对距离和光程差位移量的测量,通过剔除与扫频终点频率和光程差...