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一种光学频率梳绝对测距的新方法

吴翰钟 曹士英 张福民 邢书剑 曲兴华

一种光学频率梳绝对测距的新方法

吴翰钟, 曹士英, 张福民, 邢书剑, 曲兴华
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  • 采用光学频率梳的高精度绝对距离测量技术在航空航天、科学研究和工业生产等领域都发挥着重要作用. 提出一种利用光学频率梳技术,通过检测光强实现绝对距离测量的新方法,研究了光学频率梳发出脉冲的时间相干性,分析了光强与被测距离之间的关系、干涉条纹峰值点位置与被测距离之间的关系. 建立了基于Michelson干涉原理的测距系统,通过测量光强信息得到被测距离. 以高精度纳米位移平台的位移量作为长度基准进行了绝对测距实验,在每个被测距离点都重复进行了10次实验,将10次实验测得的光强值取平均后用于距离的计算. 实验结果表明,该方法可以实现绝对距离测量,在10 μm测量范围内,最大误差为47 nm. 因此,该方法可以应用于大尺寸高精度的绝对距离测量.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51105274)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20120032130002)和精密测试技术及仪器国家重点实验室基金(批准号:pil1201)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-18
  • 修回日期:  2014-01-13
  • 刊出日期:  2014-05-05

一种光学频率梳绝对测距的新方法

  • 1. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072;
  • 2. 中国计量科学研究院时间频率计量研究所, 北京 100013
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51105274)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20120032130002)和精密测试技术及仪器国家重点实验室基金(批准号:pil1201)资助的课题.

摘要: 采用光学频率梳的高精度绝对距离测量技术在航空航天、科学研究和工业生产等领域都发挥着重要作用. 提出一种利用光学频率梳技术,通过检测光强实现绝对距离测量的新方法,研究了光学频率梳发出脉冲的时间相干性,分析了光强与被测距离之间的关系、干涉条纹峰值点位置与被测距离之间的关系. 建立了基于Michelson干涉原理的测距系统,通过测量光强信息得到被测距离. 以高精度纳米位移平台的位移量作为长度基准进行了绝对测距实验,在每个被测距离点都重复进行了10次实验,将10次实验测得的光强值取平均后用于距离的计算. 实验结果表明,该方法可以实现绝对距离测量,在10 μm测量范围内,最大误差为47 nm. 因此,该方法可以应用于大尺寸高精度的绝对距离测量.

English Abstract

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