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近距离激光外差探测光学极限位移分辨率

晏春回 王挺峰 张合勇 吕韬 吴世松

近距离激光外差探测光学极限位移分辨率

晏春回, 王挺峰, 张合勇, 吕韬, 吴世松
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  • 通过统计理论和维纳-辛钦定理推导出激光外差探测系统光电流的功率谱函数,分析了光电流谱线分布与激光光源线宽、中频信号频率以及信号光相对本振光传输延迟时间的关系,修正了相关文献中光电流功率谱的理论公式.根据信号与噪声理论建立了激光线宽引起的相位噪声的一维概率分布模型,并据此得到了基于激光波长、探测距离以及激光线宽的极限位移分辨率的数学模型.对光电流的功率谱和外差光学极限位移分辨率进行了相关的数值仿真,结果表明延迟时间与相干时间的关系决定光电流谱线分布的情况.当激光波长为532 nm,激光线宽在1 kHz,探测距离为100 m时,光学极限位移分辨率为0.266 nm,相关文献中的实验数据与理论推导结果相符合.
      通信作者: 王挺峰, tingfeng_w@sina.com
    • 基金项目: 中国科学院前沿科学重点研究计划(批准号:QYZDB-SSW-SLH014)和国家自然基金青年科学基金(批准号:61205143)资助的\text{课题.}
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-23
  • 修回日期:  2017-08-08
  • 刊出日期:  2017-12-05

近距离激光外差探测光学极限位移分辨率

  • 1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 激光与物质相互作用国家重点实验室, 长春 130033;
  • 2. 中国科学院大学, 北京 100049
  • 通信作者: 王挺峰, tingfeng_w@sina.com
    基金项目: 

    中国科学院前沿科学重点研究计划(批准号:QYZDB-SSW-SLH014)和国家自然基金青年科学基金(批准号:61205143)资助的\text{课题.}

摘要: 通过统计理论和维纳-辛钦定理推导出激光外差探测系统光电流的功率谱函数,分析了光电流谱线分布与激光光源线宽、中频信号频率以及信号光相对本振光传输延迟时间的关系,修正了相关文献中光电流功率谱的理论公式.根据信号与噪声理论建立了激光线宽引起的相位噪声的一维概率分布模型,并据此得到了基于激光波长、探测距离以及激光线宽的极限位移分辨率的数学模型.对光电流的功率谱和外差光学极限位移分辨率进行了相关的数值仿真,结果表明延迟时间与相干时间的关系决定光电流谱线分布的情况.当激光波长为532 nm,激光线宽在1 kHz,探测距离为100 m时,光学极限位移分辨率为0.266 nm,相关文献中的实验数据与理论推导结果相符合.

English Abstract

参考文献 (18)

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