飛秒光梳的頻域干涉絕對測距系統(tǒng)研究.pdf

1、飛秒光梳的頻域干涉絕對測距系統(tǒng)研究飛秒光梳的頻域干涉絕對測距系統(tǒng)研究Frequencydomaininterferencefabsolutedistancemeasurementusingafemtosecondopticalfrequencycomb國家自然科學基金（批準號:51105274）、高等學校博士學科點專項科研基金（批準號:20120032130002）資助的課題學科專業(yè)：儀器科學與技術(shù)研究生：安慰寧指導教師：曲興華教授天津

2、大學精密儀器與光電子工程學院二零一四年十二月中文摘要長度測量始終伴隨著人類社會的進步和發(fā)展，1971年的第14屆國際計量大會將長度確定為七個基本物理量之一。人們對長度測量的要求不斷提高，因此作為長度的基本單位，米的定義也一直在發(fā)展中。在長度測量上，如何實現(xiàn)更高精度、更大尺寸以及更快速的測量變得尤為重要。飛秒激光光學頻率梳的出現(xiàn)為上述測距需求提供了突破手段。本文針對飛秒光梳的特點，展開了相關(guān)的測距研究，基于飛秒光梳的頻域干涉絕對測距技術(shù)，

3、提出一種頻域峰值間隔的測距方法，為飛秒光梳測距技術(shù)提供參考。主要研究內(nèi)容有以下幾個方面：(1)對飛秒光梳的主要應(yīng)用和研究現(xiàn)狀進行了研究，對飛秒光梳的時域頻域和相移特性進行了說明并分析了飛秒光梳的特點。(2)對本系統(tǒng)頻域峰值間隔法進行理論分析和公式推導，分析了系統(tǒng)的三個關(guān)鍵性指標，并指出本系統(tǒng)理論上的測量上限為無限遠。搭建了基于邁克爾孫干涉儀的實驗系統(tǒng)，通過移動測量反射鏡在不同距離處進行了絕對測距實驗。(3)提出一種改進的、基于復小波變換

4、的相位斜率數(shù)據(jù)處理方法，研究了這種方法的原理和優(yōu)點，并對實驗數(shù)據(jù)進行了分析處理。(4)使用連續(xù)波干涉儀和經(jīng)典傅里葉分析法進行了比較實驗。用連續(xù)波干涉儀的測量數(shù)據(jù)作為準確值評價實驗數(shù)據(jù)。研究了經(jīng)典傅里葉分析法的數(shù)據(jù)處理過程，針對不同窗口對結(jié)果產(chǎn)生不同影響進行了仿真數(shù)值模擬，并對光譜儀采集的實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理比較。(5)對實驗數(shù)據(jù)進行了處理和誤差分析。結(jié)果表明：總體上，頻域峰值間隔法的表現(xiàn)優(yōu)于相位斜率法的結(jié)果；但在被測距離較小時，相位斜率