基于环形腔光纤激光器双通道自混合测速的研究

来源 :安徽大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hnbc2008
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激光自混合传感技术目前已广泛应用于工业测量、生物医学探测、军事科技等领域,受到了众多国内外研究者的广泛关注。本文首先回顾了目前已有的测速技术,概述了近几十年来对不同测速方法的研究,重点阐述了激光自混合测速技术。本文的主要研究内容是掺铒光纤环形腔激光器双通道自混合测速技术,推导出环形腔光纤激光器自混合干涉模型,对光纤激光器双通道的自混合速度测量进行了理论研究。并在此基础上搭建了环形腔激光器双通道自混合测速系统,对双通道测速进行了实验研究和对比,实验结果表明环形腔光纤激光器双通道自混合测速技术比传统自混合测速的精度更高,更适合于各种不同场合的速度测量。本文所做的研究工作主要包括以下几个方面:1.基于激光稳态方程和掺铒光纤环形腔激光器传输方程,搭建了环形腔光纤激光器理论工作模型,并结合正交光束入射测速系统(OSMV)测速模型,对双通道测速进行了理论推导和仿真模拟。2.对激光自混合多普勒测速进行了深入理论研究,在此基础上成功搭建出环形腔光纤激光器对称双光束入射系统,提高了光电探测器探测到的信号强度,并抑制了纵向寄生速度对速度测量的影响,对测量的误差可以控制在2.033617%以内。3.在正交光束入射测速系统(OSMV)测速模型的基础上,搭建了正交双光束入射测速系统,该系统实现了在缺乏入射角度信息的情况下的任意角度的多普勒速度测量,有效减少了角度误差对传统激光自混合多普勒测速误差的影响。测量结果比传统的单光束自混合多普勒测速具有更好的线性度,速度测量在26.670mm/s到426.727mm/s范围内误差百分比为1.258%。本论文的创新点主要包括:1.搭建了窄线宽环形腔激光器系统,对环形腔激光器自混合干涉理论模型进行了推导,并仿真模拟了双光束自混合测速,为后续的实验研究奠定了理论基础;搭建的窄线宽环形腔光纤激光器传感系统,实现了kHz以下的稳定窄线宽激光输出,为高精度、远距离和高灵敏度自混合测量提供了性能优异的激光光源;2.搭建了对称双光束速度测量系统,提高了接受信号强度,抑制了纵向寄生速度对速度测量的影响,有效提高了速度测量的精度;3.搭建了正交光束入射速度测量系统,有效减少了角度测量误差给速度测量带来的影响,比传统自混合速度测量更精确、方便;
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