RU2721667C1 - Method and device for precision laser-interference measurement of distances and displacements - Google Patents

Method and device for precision laser-interference measurement of distances and displacements Download PDF

Info

Publication number
RU2721667C1
RU2721667C1 RU2019113168A RU2019113168A RU2721667C1 RU 2721667 C1 RU2721667 C1 RU 2721667C1 RU 2019113168 A RU2019113168 A RU 2019113168A RU 2019113168 A RU2019113168 A RU 2019113168A RU 2721667 C1 RU2721667 C1 RU 2721667C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light beam
laser
interference
distance
resonator
Prior art date
Application number
RU2019113168A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Борисович МИНИН
Мстислав Николаевич Дубров
Владислав Максимович ШЕВЧЕНКО
Original Assignee
Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" filed Critical Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий"
Priority to RU2019113168A priority Critical patent/RU2721667C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2721667C1 publication Critical patent/RU2721667C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02092—Self-mixing interferometers, i.e. feedback of light from object into laser cavity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal

Abstract

FIELD: measurement.SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment and method of measuring distance to object. Method comprises steps of emitting a light beam using a multimode laser, reflecting a light beam from a mirror attached to the object, forming an interference pattern between the light beam and the reflected light beam, generating an interference signal corresponding to the intensity of the interference pattern. Coarse distance to the object is determined based on the frequency of intermode beats of the light beam and the visibility of the interference pattern. Besides, performing electro-optical modulation of light beam by reference signal, determining phase difference between interference signal and reference signal, measuring fractional portion of interference band between light beam and the reflected light beam based on the found phase difference and determining the accurate distance to the object based on the measured fractional portion of the interference band between the light beam and the reflected light beam.EFFECT: technical result is increase in the measurements accuracy.6 cl, 6 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к измерению расстояний с использованием лазера и, в частности, к измерению расстояний посредством объединения радиотехнического (электронного) метода определения расстояний и интерферометрического метода определения перемещений с помощью измерителя дробной доли интерференционной полосы.The invention relates to measuring distances using a laser and, in particular, to measuring distances by combining a radio (electronic) method for determining distances and an interferometric method for determining displacements using a fractional fraction of the interference band meter.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время лазерные интерферометрические методы широко используются в высокоточных измерениях, в частности, для регистрации деформаций земной поверхности в современной геодезии, гидрографии, геофизике. Кроме того, проводятся эксперименты для подтверждения фундаментальных теорий, в частности, теории гравитации. Лазер необходим для проведения высокоточных экспериментов в качестве стабильного эталона частоты.Currently, laser interferometric methods are widely used in high-precision measurements, in particular, for recording deformations of the earth's surface in modern geodesy, hydrography, and geophysics. In addition, experiments are conducted to confirm fundamental theories, in particular, the theory of gravity. A laser is needed for high-precision experiments as a stable frequency reference.

Известные высокоточные средства измерения и установки основаны либо на радиотехническом (электронном) методе, либо на интерферометрическом методе определения абсолютных расстояний. Known high-precision measuring instruments and installations are based either on the radio engineering (electronic) method or on the interferometric method for determining absolute distances.

Например, существуют устройства для измерения расстояний на основе радиоуправляемых модуляторов света. Во-первых, количество пространственных периодов огибающей амплитудной модуляции (равной Λ/2, где Λ – длина волны радиоуправляемой модуляции) вычисляется (фиг.1) для грубых измерений. Для более точных измерений можно использовать фазометр. В работе "Waters, D. M., Smith, D. & Thompson, M. C., Precision phase meter, IRE Transactions on Instrumentation 1962, I-11 (2), 64–66" раскрыт фазометр, имеющий чувствительность порядка

Figure 00000001
при пространственном периоде амплитудной модуляции, например, равном 1 дм. В статье "P. Sperber, T. Stautmeister, A. Baumgartner, J. Kolbl, H. Tauscher, and J. Kellner, High accuracy short range laser meter for system calibration and installation, Thirteenth International Workshop on Laser Ranging, NASA, October 07, 2002" показано, что может быть достигнута точность порядка 0,1−0,2 мм.For example, there are devices for measuring distances based on radio-controlled light modulators. First, the number of spatial periods of the envelope of the amplitude modulation (equal to Λ / 2, where Λ is the wavelength of the radio-controlled modulation) is calculated (Fig. 1) for rough measurements. For more accurate measurements, you can use a phase meter. Waters, DM, Smith, D. & Thompson, MC, Precision phase meter, IRE Transactions on Instrumentation 1962, I-11 (2), 64–66, disclosed a phase meter having an order sensitivity
Figure 00000001
with a spatial period of amplitude modulation, for example, equal to 1 dm. In the article "P. Sperber, T. Stautmeister, A. Baumgartner, J. Kolbl, H. Tauscher, and J. Kellner, High accuracy short range laser meter for system calibration and installation, Thirteenth International Workshop on Laser Ranging, NASA, October 07, 2002 "it is shown that accuracy of the order of 0.1-0.2 mm can be achieved.

С другой стороны, существуют измерительные приборы, в которых используется интерферометрический метод определения расстояний. Один такой измерительный прибор раскрыт в работе "O’Brien J. F., Neat G. W., Micro-precision interferometer pointing control system, Proceedings of International Conference on Control Applications, 1995, pp. 464–469". Этот метод заключается в подсчете количества интерференционных полос, возникающих при отражении светового пучка от зеркала, которое может быть прикреплено к измеряемому объекту при перемещении этого зеркала от лазера в дальнюю точку. Такие измерительные устройства, обладающие интерференционной точностью (порядка доли λ/2, где λ – длина волны лазерного излучения), являются большими и требуют подвижных зеркал.On the other hand, there are measuring instruments that use the interferometric method for determining distances. One such meter is disclosed in "O’Brien J. F., Neat G. W., Micro-precision interferometer pointing control system, Proceedings of International Conference on Control Applications, 1995, pp. 464-469." This method consists in counting the number of interference fringes that occur when a light beam is reflected from a mirror, which can be attached to the measured object when this mirror is moved from the laser to a distant point. Such measuring devices with interference accuracy (of the order of the fraction of λ / 2, where λ is the wavelength of the laser radiation) are large and require moving mirrors.

Таким образом, устройства, основанные на радиотехническом (электронном) методе не требуют подвижного зеркала, прикрепленного к измеряемому объекту, но являются в тысячи раз менее точными по сравнению с измерительными приборами, основанными на интерферометрическом методе.Thus, devices based on the radio engineering (electronic) method do not require a movable mirror attached to the measured object, but are thousands of times less accurate than measuring devices based on the interferometric method.

Следовательно, существует необходимость в создании устройства, объединяющего преимущества устройств, выполненных на основе этих двух методов: интерферометрического метода и радиотехнического (электронного) метода. Такое новое устройство не требует подвижного зеркала, прикрепленного к измеряемому объекту, и имеет точность измерения расстояния до зеркала, прикрепленного к измеряемому объекту, порядка точности интерферометра.Therefore, there is a need to create a device that combines the advantages of devices based on these two methods: the interferometric method and the radioengineering (electronic) method. Such a new device does not require a movable mirror attached to the measured object, and has the accuracy of measuring the distance to the mirror attached to the measured object, of the order of accuracy of the interferometer.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Для того, чтобы устранить вышеупомянутые недостатки уровня техники, в одном аспекте изобретения реализован способ измерения расстояний до объекта. Способ содержит этапы, на которых излучают световой пучок лазером; отражают световой пучок от зеркала, прикрепленного к измеряемому объекту; и определяют расстояние до объекта на основе интерференционной картины между световым пучком и отраженным световым пучком при перемещении зеркала. Способ характеризуется тем, что способ дополнительно содержит этап, на котором изменяют длину резонатора лазера при определении расстояния до объекта посредством управления видностью интерференционной картины.In order to eliminate the above-mentioned disadvantages of the prior art, in one aspect of the invention, a method for measuring distances to an object is implemented. The method comprises the steps of emitting a light beam with a laser; reflect the light beam from the mirror attached to the measured object; and determining the distance to the object based on the interference pattern between the light beam and the reflected light beam when moving the mirror. The method is characterized in that the method further comprises the step of changing the laser cavity length when determining the distance to the object by controlling the visibility of the interference pattern.

В одном варианте осуществления способ дополнительно содержит этап, на котором вычисляют количество интерференционных полос при перемещении зеркала резонатора.In one embodiment, the method further comprises calculating the number of interference fringes when moving the cavity mirror.

В другом варианте осуществления способа длину резонатора лазера изменяют за счет изменения температуры резонатора лазера или ширины кристалла пьезоэлектрического преобразователя, прикрепленного к зеркалу резонатора.In another embodiment of the method, the length of the laser cavity is changed by changing the temperature of the laser cavity or the crystal width of the piezoelectric transducer attached to the cavity mirror.

В дополнительном варианте осуществления способа лазер представляет собой многомодовый лазер. В этом случае способ дополнительно содержит этап, на котором грубо определяют значение расстояния до объекта на основании частоты межмодовых биений отраженного лазерного пучка. В этом случае способ дополнительно содержит этап, на котором изменяют длину резонатора лазера для управления точкой минимума видности интерференционной картины с использованием частоты межмодовых биений для определения грубого значения расстояния. In a further embodiment of the method, the laser is a multimode laser. In this case, the method further comprises the step of roughly determining the distance to the object based on the frequency of the intermode beats of the reflected laser beam. In this case, the method further comprises changing the length of the laser cavity to control the minimum point of visibility of the interference pattern using the frequency of the inter-mode beats to determine the rough value of the distance.

В другом варианте осуществления способ дополнительно содержит этап, на котором определяют точное значения расстояния до объекта на основании измерения дробной доли интерференционной полосы между световым пучком и отраженным световым пучком.In another embodiment, the method further comprises determining the exact distance to the object based on measuring a fraction of the interference band between the light beam and the reflected light beam.

Во втором аспекте изобретения предложено устройство для определения расстояния до объекта. Устройство содержит лазер, выполненный с возможностью излучения лазерного пучка; блок фотоприемника, выполненный с возможностью формирования интерференционной картины между лазерным пучком и лазерным пучком, отраженным от зеркала, прикрепленного к объекту, за счет перемещения зеркала; и аналитический блок, выполненный с возможностью определения расстояния на основе интерференционной картины. Устройство характеризуется тем, что зеркало резонатора лазера выполнено с возможностью изменения длины резонатора для управления интерференционной картиной при вычислении количества интерференционных полос. In a second aspect of the invention, there is provided an apparatus for determining a distance to an object. The device comprises a laser configured to emit a laser beam; a photodetector unit configured to form an interference pattern between the laser beam and the laser beam reflected from the mirror attached to the object by moving the mirror; and an analytical unit configured to determine distance based on the interference pattern. The device is characterized in that the laser resonator mirror is configured to change the length of the resonator to control the interference pattern when calculating the number of interference fringes.

В другом варианте осуществления устройства лазер представляет собой многомодовый лазер, в котором аналитический блок дополнительно выполнен с возможностью определения расстояния до объекта на основе частоты межмодовых биений отраженного лазерного пучка; и резонатор лазера дополнительно выполнен с возможностью изменения своей длины с целью управления точкой минимума видности интерференционной картины с использованием частоты межмодовых биений для определения грубого значения расстояния.In another embodiment of the device, the laser is a multimode laser, in which the analytical unit is further configured to determine the distance to the object based on the frequency of the intermode beats of the reflected laser beam; and the laser resonator is further configured to change its length in order to control the minimum point of visibility of the interference pattern using the frequency of the intermode beats to determine the rough value of the distance.

В еще одном варианте осуществления аналитический блок выполнен с возможностью измерения дробной доли интерференционной полосы и определения точного значения расстояния до объекта на основании частоты межмодовых биений и дробной доли интерференционной полосы.In yet another embodiment, the analysis unit is configured to measure a fractional fraction of the interference strip and determine the exact value of the distance to the object based on the frequency of the inter-mode beats and the fractional fraction of the interference strip.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 показаны принципы радиотехнического (электронного) и интерферометрического методов измерения расстояний;Figure 1 shows the principles of radio engineering (electronic) and interferometric methods for measuring distances;

На фиг.2 показана зависимость видности интерференционной картины V2 от положения мод относительно доплеровского контура ID(ν);Figure 2 shows the dependence of the visibility of the interference pattern V 2 on the position of the modes relative to the Doppler contour I D (ν);

На фиг.3 показана блок-схема экспериментальной установки для измерения расстояний;Figure 3 shows a block diagram of an experimental installation for measuring distances;

На фиг.4 показана схема, иллюстрирующая экспериментальную и теоретическую зависимости видности от изменения длины резонатора;Figure 4 shows a diagram illustrating the experimental and theoretical dependence of visibility on changes in the length of the resonator;

На фиг.5 показана схема, иллюстрирующая экспериментальную зависимость частоты межмодовых биений от изменения длины резонатора; иFigure 5 shows a diagram illustrating the experimental dependence of the frequency of intermode beats on the change in the length of the resonator; and

На фиг.6 показана блок-схема лазерного интерферометрического измерителя расстояний и перемещений согласно варианту осуществления изобретения.6 shows a block diagram of a laser interferometric distance and displacement meter according to an embodiment of the invention.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Концепция изобретенияConcept of invention

Собственные частоты лазера и их использованиеNatural frequencies of the laser and their use

Устройство согласно изобретению объединяет радиотехнический (электронный) и интерферометрический методы определения абсолютного расстояния до отражающего объекта. Они основаны на физическом существовании амплитудной модуляции лазерного излучения, что является следствием наличия оптических мод νj, где

Figure 00000002
– количество генерируемых мод, m – целое число, m0 – число генерируемых мод, которое определяется параметрами лазерного излучателя: длиной резонатора лазера, свойствами его активной среды, кривизной его зеркал и т.д.The device according to the invention combines radio engineering (electronic) and interferometric methods for determining the absolute distance to a reflecting object. They are based on the physical existence of amplitude modulation of laser radiation, which is a consequence of the presence of optical modes ν j , where
Figure 00000002
Is the number of generated modes, m is an integer, m 0 is the number of generated modes, which is determined by the parameters of the laser emitter: the length of the laser cavity, the properties of its active medium, the curvature of its mirrors, etc.

Собственные частоты лазера, в котором происходит генерация, определяются из условия кратности набега фазы 2π волны после прохождения двойного оптического пути между зеркалами резонатора 2L:The natural frequencies of the laser in which the generation occurs are determined from the condition of the multiplicity of the phase incursion of the 2π wave after passing through the double optical path between the mirrors of the 2L resonator:

Figure 00000003
, (2.1)
Figure 00000003
, (2.1)

где m – количество продольных мод, n – показатель преломления активной среды, L – длина резонатора лазера, c – скорость света в вакууме, θq – фазовый сдвиг, обусловленный наличием поперечных электромагнитных мод (TEM) и кривизной зеркал резонатора лазера.where m is the number of longitudinal modes, n is the refractive index of the active medium, L is the laser cavity length, c is the speed of light in vacuum, θ q is the phase shift due to the presence of transverse electromagnetic modes (TEM) and the curvature of the laser cavity mirrors.

Из соотношения (2.1) можно получить формулу для собственных частот лазера:From relation (2.1), we can obtain the formula for the eigenfrequencies of the laser:

Figure 00000004
, (2.2)
Figure 00000004
, (2.2)

Фазовый сдвиг θq в этом случае является незначительным из-за отсутствия TEM более высокого порядка, таких как TEM0q и TEMq0. В этом случае TEM00 является основной модой. Согласно (2.2) управлять частотой лазерного излучения можно путем изменения длины резонатора лазера. Это можно сделать, например, путем изменения температуры резонатора лазера или изменения ширины кристалла пьезоэлектрического преобразователя, прикрепленного к зеркалу резонатора. Кроме того, при увеличении длины резонатора лазера частота каждой генерируемой моды уменьшается. В противном случае, при уменьшении температуры резонатора или при увеличении ширины кристалла пьезоэлектрического преобразователя, прикрепленного к зеркалу резонатора, длина резонатора лазера уменьшается, что приводит к увеличению частоты каждой оптической моды. Эта особенность используется для создания лазерного интерферометрического измерителя расстояний и перемещений.In this case, the phase shift θ q is insignificant due to the absence of a higher order TEM, such as TEM 0q and TEM q0 . In this case, TEM 00 is the main mode. According to (2.2), the frequency of laser radiation can be controlled by changing the length of the laser cavity. This can be done, for example, by changing the temperature of the laser resonator or by changing the crystal width of the piezoelectric transducer attached to the resonator mirror. In addition, as the laser cavity length increases, the frequency of each generated mode decreases. Otherwise, with a decrease in the resonator temperature or with an increase in the crystal width of the piezoelectric transducer attached to the resonator mirror, the laser cavity length decreases, which leads to an increase in the frequency of each optical mode. This feature is used to create a laser interferometric distance and displacement meter.

Во-первых, для грубого измерения расстояния до зеркала, прикрепленного к измеряемому объекту, рассчитывается число пространственных периодов Λ/2 огибающей оптически модулированного сигнала, возникающих при наличии нескольких оптических мод лазерного оптического излучения. В этом случае используются свойства интерферометра, работающего на нескольких оптических частотах, в частности, зависимость видности интерференционной картины V от соотношения измеряемой длины, длины резонатора лазера, частоты межмодовых биений и свойств активной среды. В этом случае частота межмодовых биений изменяется за счет увеличения длины резонатора лазера, например, при увеличении температуры резонатора или при уменьшении ширины кристалла пьезоэлектрического преобразователя, прикрепленного к зеркалу резонатора.First, for a rough measurement of the distance to a mirror attached to a measured object, the number of spatial periods Λ / 2 of the envelope of the optically modulated signal arising in the presence of several optical modes of laser optical radiation is calculated. In this case, the properties of an interferometer operating at several optical frequencies are used, in particular, the dependence of the visibility of the interference pattern V on the ratio of the measured length, the length of the laser cavity, the frequency of intermode beats, and the properties of the active medium. In this case, the intermode beat frequency changes due to an increase in the length of the laser resonator, for example, as the temperature of the resonator increases or when the crystal width of the piezoelectric transducer attached to the resonator mirror decreases.

Во-вторых, зная частоту межмодовых биений и число пространственных периодов огибающей оптического модулированного сигнала, рассчитывается количество интерференционных полос, образованных в интерферометре с помощью лазера и зеркала, прикрепленного к измеряемому объекту. Затем устройства определяют дробную долю интерференционной полосы с использованием измерителя дробной доли интерференционной полосы.Secondly, knowing the intermode beat frequency and the number of spatial periods of the envelope of the optical modulated signal, the number of interference fringes formed in the interferometer using a laser and a mirror attached to the measured object is calculated. The devices then determine the fractional fraction of the interference strip using a fractional fraction of the interference strip meter.

Двухмодовый режимDual mode

Figure 00000005
, (2.3)
Figure 00000005
, (2.3)

иand

Figure 00000006
, (2.4)
Figure 00000006
, (2.4)

где U10 и U20 – амплитуды двух волн, например, в опорном плече интерферометра, ν1 и ν2 – собственные частоты лазера для двух мод, k1 = 2πν1/c и k2 = 2πν2/c – волновые числа мод, t – время распространения волны, x – направление распространения волны.where U 10 and U 20 are the amplitudes of two waves, for example, in the reference arm of an interferometer, ν 1 and ν 2 are the eigenfrequencies of the laser for two modes, k 1 = 2πν1 / c and k 2 = 2πν2 / c are the wave numbers of the modes, t - wave propagation time, x - wave propagation direction.

Видность интерференционной картины можно найти для одной моды лазерного излучения с частотой ν1. Однако, чтобы найти ее, необходимо решить задачу суперпозиции колебаний с одинаковой частотой, но с разными фазами. В результате интенсивность интерференционной картины имеет вид:The visibility of the interference pattern can be found for one mode of laser radiation with a frequency ν 1 . However, to find it, it is necessary to solve the problem of superposition of oscillations with the same frequency, but with different phases. As a result, the intensity of the interference pattern has the form:

Figure 00000007
, (2.5)
Figure 00000007
, (2.5)

где

Figure 00000008
– амплитуда волны в измерительном плече, l – разность оптических путей. Интенсивность в максимуме интерференционной картины
Figure 00000009
и в минимуме
Figure 00000010
. Поэтому видность имеет видWhere
Figure 00000008
Is the wave amplitude in the measuring arm, l is the difference of the optical paths. Intensity at the maximum of the interference pattern
Figure 00000009
and at a minimum
Figure 00000010
. Therefore, the visibility has the form

Figure 00000011
(2.6)
Figure 00000011
(2.6)

где параметрыwhere are the parameters

Figure 00000012
Figure 00000012

иand

Figure 00000013
Figure 00000013

представляют собой отношения интенсивностей интерферирующих волн. Видность V1 = 1 только тогда, когда интерферирующие волны имеют одинаковую интенсивность.represent the ratio of the intensities of the interfering waves. Visibility V 1 = 1 only when the interfering waves have the same intensity.

Для двух мод лазерного излучения интенсивность в интерференционной картине равна сумме интенсивностей отдельных модFor two modes of laser radiation, the intensity in the interference pattern is equal to the sum of the intensities of the individual modes

Figure 00000014
(2.9)
Figure 00000014
(2.9)

Параметр δ1, который учитывается в (2.7), определяется устройством разделения световых волн (третий внешний отражатель в трехзеркальном интерферометре). Кроме того, он не зависит от номера моды, то есть δ1 = δ2 = δ.The parameter δ 1 , which is taken into account in (2.7), is determined by the device for separating light waves (the third external reflector in a three-mirror interferometer). In addition, it does not depend on the mode number, i.e., δ 1 = δ 2 = δ.

Для этих двух мод можно найти видность интерференционной картины. Чтобы сделать это, выражение (2.9) можно переписать, используя и тригонометрические преобразования, и то, что

Figure 00000015
– среднее значение частот,
Figure 00000016
– частота межмодовых биений:For these two modes, you can find the visibility of the interference pattern. To do this, expression (2.9) can be rewritten using both trigonometric transformations and the fact that
Figure 00000015
- the average value of the frequencies
Figure 00000016
- intermode beat frequency:

Figure 00000017
(2.10)
Figure 00000017
(2.10)

где были введены подстановкиwhere the substitutions were introduced

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000019
Figure 00000020

Так как k >> K, то согласно (2.10),Since k >> K, according to (2.10),

Figure 00000021
Figure 00000021

где I достигает локального максимума Imax при l = lmax ≈ (φ(lmax) + 2πp)/k и локального минимума Imin при l = lmin ≈ (φ(lmin) + π(2p + 1))/k, где p – целое число. Амплитуда

Figure 00000022
остается приблизительно постоянной между соседними полосами интенсивности лазерного излучения.where I reaches a local maximum I max at l = l max ≈ (φ (l max ) + 2πp) / k and a local minimum I min at l = l min ≈ (φ (l min ) + π (2p + 1)) / k, where p is an integer. Amplitude
Figure 00000022
remains approximately constant between adjacent bands of laser radiation intensity.

В случае, если lmin ≈ lmax ≈ l, (2.11), (2.12), B, M1, K и M2 можно подставить в определение видности

Figure 00000023
:If l min ≈ l max ≈ l, (2.11), (2.12), B, M 1 , K and M 2 can be substituted into the definition of visibility
Figure 00000023
:

Figure 00000024
Figure 00000024

где функцияwhere is the function

Figure 00000025
Figure 00000025

описывает зависимость видности от геометрической разности хода l интерферирующих волн, разности ∆ν их частот и их интенсивностей

Figure 00000026
и
Figure 00000027
Таким образом, при l ≈ 2Lw (w –целое число) V(l) ≈ V1. Другими словами, при синфазной суперпозиции двух мод, видность интерференционной картины V(l) совпадает с видностью интерференционной картины, сформированный двумя световыми волнами V1 одинаковой частоты согласно (2.6).describes the dependence of visibility on the geometric path difference l of the interfering waves, the difference ∆ν of their frequencies and their intensities
Figure 00000026
and
Figure 00000027
Thus, at l ≈ 2Lw (w is an integer) V (l) ≈ V 1 . In other words, with the in-phase superposition of two modes, the visibility of the interference pattern V (l) coincides with the visibility of the interference pattern formed by two light waves V1 of the same frequency according to (2.6).

Точность найденных значений видностиAccuracy of the found visibility values

Рассмотрим абсолютную алгоритмическую погрешность определения видности интерференционной картины δV, основываясь на изменении амплитуды

Figure 00000028
между двумя соседними экстремумами интенсивности I: максимальной интенсивности Imax при lmax и минимальной интенсивности Imin при lmin. Эту погрешность можно получить, используя метод частных производных Consider the absolute algorithmic error in determining the visibility of the interference pattern δV, based on a change in amplitude
Figure 00000028
between two adjacent extremes of intensity I: the maximum intensity I max at l max and the minimum intensity I min at l min . This error can be obtained using the partial derivative method

Figure 00000029
Figure 00000029

где rmax и rmax – значения амплитуды

Figure 00000030
при lmax и lmin, соответственно. where r max and r max are the values of the amplitude
Figure 00000030
at l max and l min , respectively.

Таким образом, относительная алгоритмическая погрешностьThus, the relative algorithmic error

Figure 00000031
Figure 00000031

Доплеровский контурDoppler contour

При реализации изобретения He-Ne-лазер использовался в конструкции устройства. Длина волны лазера λ=633 нм, ширина доплеровского контура усиления ∆νD=1,5 ГГц. Доплеровский контур может содержать несколько оптических мод в зависимости от длины L резонатора лазера (2.2). Двухмодовый режим может быть реализован для длины резонатора лазера L =10-30 см.When implementing the invention, a He-Ne laser was used in the design of the device. The laser wavelength λ = 633 nm, the width of the Doppler gain loop ∆ν D = 1.5 GHz. The Doppler contour can contain several optical modes depending on the length L of the laser cavity (2.2). The two-mode regime can be realized for the laser cavity length L = 10-30 cm.

Изменение температуры резонатора или ширины кристалла пьезоэлектрического преобразователя, прикрепленного к зеркалу резонатора, смещает положение оптических мод относительно доплеровской кривой усиления и, следовательно, приводит к изменению амплитуды каждой оптической моды в зависимости от температуры резонатора и ширины кристалла пьезоэлектрического преобразователя, прикрепленного к зеркалу резонатора. Графики допустимых положений продольных мод относительно доплеровской кривой усиления, смещения которых обратно пропорциональны увеличению длины резонатора на одинаковые значения, показаны в левой половине фиг.2. Кроме того, соответствующие графики зависимости видности V2(l) от измеренного расстояния от лазера до зеркала, прикрепленного к измеряемому объекту l/2, показаны в правой половине фиг.2.A change in the resonator temperature or the width of the piezoelectric transducer crystal attached to the resonator mirror shifts the position of the optical modes relative to the Doppler gain curve and, consequently, leads to a change in the amplitude of each optical mode depending on the resonator temperature and the width of the piezoelectric transducer crystal attached to the resonator mirror. Graphs of the permissible positions of the longitudinal modes relative to the Doppler gain curve, the displacements of which are inversely proportional to the increase in the cavity length by the same values, are shown in the left half of FIG. In addition, the corresponding graphs of the dependence of the visibility V 2 (l) on the measured distance from the laser to the mirror attached to the measured object l / 2 are shown in the right half of figure 2.

Соотношение

Figure 00000032
Figure 00000033
между интенсивностями
Figure 00000034
и
Figure 00000035
двух оптических мод νm и νm+1 определяет значения V2min видности V2 в локальных минимумах, а именноRatio
Figure 00000032
Figure 00000033
between intensities
Figure 00000034
and
Figure 00000035
of the two optical modes ν m and ν m + 1 determines the values of V 2min of visibility V 2 at local minima, namely

Figure 00000036
Figure 00000036

Согласно (2.2) частота межмодовых биений для двухмодового лазера представляет собой According to (2.2), the intermode beat frequency for a two-mode laser is

Figure 00000037
Figure 00000037

где n(ν) – показатель преломления, зависящий от частоты ν из-за дисперсионных характеристик активной среды лазера.where n (ν) is the refractive index, which depends on the frequency ν due to the dispersion characteristics of the active medium of the laser.

Для того чтобы найти эту зависимость, вводится комплексная электрическая восприимчивость средыIn order to find this dependence, the complex electric susceptibility of the medium is introduced

Figure 00000038
(2.19)
Figure 00000038
(2.19)

где

Figure 00000039
представляют собой, соответственно, действительную и мнимую части электрической восприимчивости соответственно, и i – мнимая единица. Согласно уровню техники условие (2.2) генерации лазерного излучения может быть представлено в следующей скорректированной форме:Where
Figure 00000039
represent, respectively, the real and imaginary parts of the electrical susceptibility, respectively, and i is the imaginary unit. According to the prior art, the condition (2.2) for the generation of laser radiation can be represented in the following adjusted form:

Figure 00000040
Figure 00000040

где

Figure 00000041
– фазовая добавка, определяемая фазовыми сдвигами, возникающими при отражении света от зеркал резонатора, а также кривизной зеркал резонатора лазера и расстоянием между зеркалами резонатора. Действительная часть электрической восприимчивости χ’ определяется экспериментально путем измерения частоты межмодовых биений во время настройки длины резонатора лазера.Where
Figure 00000041
- phase addition, determined by phase shifts that occur when light is reflected from the cavity mirrors, as well as the curvature of the laser cavity mirrors and the distance between the cavity mirrors. The real part of the electrical susceptibility χ 'is determined experimentally by measuring the frequency of intermode beats while adjusting the length of the laser cavity.

Экспериментальное исследование элементов измерителя расстояний и перемещенийExperimental study of elements of a distance and displacement meter

Рассмотрим блок-схему экспериментальной установки (фиг.3), которая использовалась для исследования зависимостей видности интерференционной картины и изменения частоты межмодовых биений при изменении длины резонатора при нагреве резонатора лазера или уменьшении ширины кристалла пьезоэлектрического преобразователя, прикрепленного к зеркалу резонатора.Consider the block diagram of the experimental setup (Fig. 3), which was used to study the dependences of the visibility of the interference pattern and the change in the frequency of intermode beats when the resonator length changes when the laser cavity is heated or the crystal width of the piezoelectric transducer attached to the resonator mirror decreases.

Коллимированный пучок формируется зеркалами M1 и M2 лазера (который имеет свой собственный управляемый источник 2 питания) и падает на частично отражающее зеркало 3, закрепленное на измерительной рейке. Часть пучка проходит через зеркало 3 и фокусируется на гетеродинный фотоприемник (подсоединенный к своему источнику 1 питания). Сигнал с выхода гетеродинного фотоприемника поступает на осциллограф и частотомер. Часть пучка, отраженная от зеркала 3, возвращается в лазер и образует трехзеркальный резонатор интерферометра, сигнал из которого подается на широкополосный фотоприемник, имеющий свой собственный источник 3 питания. Широкополосный фотоприемник вырабатывает сигнал, который исследуется на осциллографе. Таким образом, с правой стороны этой блок-схемы исследована зависимость изменения частоты межмодовых биений от времени нагрева лазера, а с левой стороны блок-схемы – зависимость видности от времени нагрева лазера при фиксированном положении зеркала.The collimated beam is formed by the mirrors M 1 and M 2 of the laser (which has its own controllable power supply 2) and falls on a partially reflecting mirror 3 mounted on the measuring rail. Part of the beam passes through mirror 3 and focuses on the heterodyne photodetector (connected to its power source 1). The signal from the output of the heterodyne photodetector arrives at the oscilloscope and frequency counter. Part of the beam reflected from mirror 3 is returned to the laser and forms a three-mirror resonator of the interferometer, the signal from which is fed to a broadband photodetector having its own power supply 3. A broadband photodetector generates a signal that is examined on an oscilloscope. Thus, on the right side of this block diagram, the dependence of the change in the frequency of intermode beats on the laser heating time is studied, and on the left side of the block diagram, the dependence of the visibility on the laser heating time at a fixed mirror position is studied.

Лазер OKG-16 использовался в схеме трехзеркального интерферометра, где световой пучок направлялся на зеркало 3, затем отражался обратно в резонатор лазера и, наконец, попадал на широкополосный фотоприемник, где, в результате, световые пучки, отраженные от зеркала M2 и зеркала 3, интерферировали друг с другом. Затем выходной сигнал сигнала фотоприемника анализировался на осциллографе.The OKG-16 laser was used in a three-mirror interferometer scheme, where the light beam was directed to mirror 3, then reflected back into the laser cavity and, finally, hit the broadband photodetector, where, as a result, the light beams reflected from mirror M 2 and mirror 3, interfered with each other. Then the output signal of the photodetector signal was analyzed on an oscilloscope.

Таким образом, была получена зависимость видности от изменения длины резонатора (фиг.4). Более того, использовались предположения, что изменение длины резонатора происходит по линейному закону во времени. Видность интерференционной картины V(l) изменяется от 0,02 до 0,14. Резкое изменение видности интерференционной картины V(l) в точке минимума используется для оптимальной настройки частоты межмодовых биений при измерении расстояния l (фиг.1, фиг.4).Thus, the dependence of visibility on the change in the length of the resonator was obtained (Fig. 4). Moreover, the assumptions were used that the change in the cavity length occurs linearly in time. The visibility of the interference pattern V (l) varies from 0.02 to 0.14. A sharp change in the visibility of the interference pattern V (l) at the minimum point is used to optimally adjust the frequency of intermode beats when measuring the distance l (Fig. 1, Fig. 4).

Рассмотрим экспериментально полученный график зависимости частоты межмодовых биений от изменения длины резонатора (фиг.5). Изменение частоты межмодовых биений происходит в диапазоне между 8,3 МГц и 9,2 МГц является периодическим (период равен λ /2, где λ = 633 нм). Наблюдаемый характер изменения частоты межмодовых биений связан с формой доплеровского контура и дисперсионными характеристиками активной среды (2.19). Эта особенность используется для управления разностью между частотами генерируемых мод.Consider the experimentally obtained graph of the dependence of the intermode beat frequency on the change in the cavity length (Fig. 5). The change in the frequency of intermode beats occurs in the range between 8.3 MHz and 9.2 MHz is periodic (the period is λ / 2, where λ = 633 nm). The observed nature of the change in the frequency of intermode beats is associated with the shape of the Doppler contour and the dispersion characteristics of the active medium (2.19). This feature is used to control the difference between the frequencies of the generated modes.

Разработка схемы интерферометрического измерителяDevelopment of an interferometric meter circuit

Предложенное устройство (фиг.6) состоит из четырех блоков: лазерного блока, блока зеркала 3, блока гетеродинного фотоприемника и аналитического блока. Зеркала M1, M2 формируют пучок лазерного излучения, который направляется через электрооптический модулятор (ЭОМ) и затем падает на зеркало 3, прикрепленное к измеряемому объекту, и отражается назад. Точность устройства может быть увеличена за счет использования экранирующих трубок с оптическими окнами между электрооптическим модулятором (ЭОМ) и зеркалом 3. Отраженный пучок лазерного излучения фокусируется линзой на широкополосном фотоприемнике. Микроконтроллер принимает интерференционный сигнал через канал обратной связи по постоянному току и частоту сигнала межмодовых биений через канал обратной связи по переменному току. Электрооптический модулятор (ЭОМ) подключен к генератору опорных сигналов, при этом его сигнал и сигнал широкополосного фотоприемника принимаются с помощью цифро-аналогового фазометра. Цифро-аналоговый фазометр служит для определения дробной доли интерференционной полосы. С цифро-аналогового фазометра сигнал подается в микроконтроллер, который отвечает за формирование сигнала, для оптимальной настройки лазера путем управления изменением длины резонатора. Сигнал изменения длины резонатора принимается источником питания лазера. Сигнал с частотой гетеродина поступает в регулятор частоты, микроконтроллер и смеситель. Кроме того, другой сигнал, сформированный путем высокочастотного управления, также принимается смесителем. Высокочастотная система управления получает сигнал из широкополосного фотоприемника. Выход смесителя подключен к входу усилителя промежуточной частоты, выходной сигнал которого подается на частотомер и анализируется микроконтроллером.The proposed device (Fig.6) consists of four blocks: a laser block, a mirror block 3, a heterodyne photodetector block and an analytical block. Mirrors M 1 , M 2 form a beam of laser radiation, which is directed through an electro-optical modulator (EOM) and then falls on a mirror 3 attached to the measured object and is reflected back. The accuracy of the device can be increased through the use of shielding tubes with optical windows between the electro-optical modulator (EOM) and mirror 3. The reflected laser beam is focused by a lens on a broadband photodetector. The microcontroller receives the interference signal through the DC feedback channel and the frequency of the inter-mode beat signal through the AC feedback channel. An electro-optical modulator (EOM) is connected to a reference signal generator, while its signal and the signal of a broadband photodetector are received using a digital-to-analog phase meter. The digital-analog phase meter is used to determine the fractional fraction of the interference band. From the digital-to-analog phase meter, the signal is supplied to the microcontroller, which is responsible for generating the signal, for optimal laser tuning by controlling the change in the cavity length. The signal for changing the cavity length is received by the laser power source. The signal with the frequency of the local oscillator enters the frequency controller, microcontroller and mixer. In addition, another signal generated by high-frequency control is also received by the mixer. The high-frequency control system receives a signal from a broadband photodetector. The output of the mixer is connected to the input of the intermediate frequency amplifier, the output signal of which is supplied to the frequency meter and analyzed by the microcontroller.

Если заданная точность измерений расстояния и перемещения равна λ /2, где λ – длина волны излучения, то необходимо проводить измерения частоты межмодовых биений со следующей точностью: If the specified accuracy of distance and displacement measurements is equal to λ / 2, where λ is the radiation wavelength, then it is necessary to measure the frequency of intermode beats with the following accuracy:

Figure 00000042
. (2.21)
Figure 00000042
. (2.21)

Точность измерения расстояний и перемещений возрастает с увеличением чувствительности определения сдвига интерференционной картины.The accuracy of measuring distances and movements increases with an increase in the sensitivity of determining the shift of the interference pattern.

Таким образом, рассмотренная технология объединяет радиотехнический (электронный) метод определения расстояний и интерференционный метод определения перемещений. Использование измерителя дробной доли интерференционной полосы (состоящего из таких элементов, как электрооптический модулятор (ЭОМ), генератор опорных сигналов и цифро-аналоговый фазометр) позволяет значительно повысить точность измерения расстояния.Thus, the considered technology combines the radio engineering (electronic) method for determining distances and the interference method for determining displacements. The use of a fractional fraction of the interference band meter (consisting of elements such as an electro-optical modulator (EOM), a reference signal generator, and a digital-to-analog phase meter) can significantly increase the accuracy of distance measurement.

Рассмотрим применение предложенного устройства. Эти результаты могут быть применены в таких областях, как лазерная технология, устройства для точного измерения геометрических величин, управление охраной окружающей среды, технологии предотвращения и устранения ущерба от стихийных бедствий и техногенных чрезвычайных ситуаций, транспортно-космическая система (технологии для создания прецизионных высокоскоростных транспортных средств и интеллектуальных систем управления для нового дистанционного зондирования и средства фундаментальных исследований), технологии наноустройств и микросистемной техники.Consider the application of the proposed device. These results can be applied in such areas as laser technology, devices for the accurate measurement of geometric quantities, environmental management, technologies for the prevention and elimination of damage from natural disasters and industrial emergencies, space transport system (technologies for creating precision high-speed vehicles and intelligent control systems for new remote sensing and basic research tools), nanodevice technology and microsystem technology.

В соответствии с этой схемой можно разработать устройство, предназначенное для использования на космической станции для обнаружения гравитационных волн с помощью улучшенной космической антенны, использующей принцип лазерного интерферометра (ELISA), которая должна быть построена в 2034 году.In accordance with this scheme, it is possible to develop a device intended for use in a space station for detecting gravitational waves using an improved space antenna using the principle of a laser interferometer (ELISA), which should be built in 2034.

Claims (27)

1. Способ измерения расстояния до объекта, содержащий этапы, на которых: 1. The method of measuring the distance to the object, containing stages in which: излучают световой пучок с помощью лазера, имеющего зеркала резонатора, причем лазер представляет собой многомодовый лазер;emit a light beam using a laser having resonator mirrors, the laser being a multimode laser; отражают световой пучок от зеркала, прикрепленного к объекту;reflect the light beam from the mirror attached to the object; формируют интерференционную картину между световым пучком и отраженным световым пучком;forming an interference pattern between the light beam and the reflected light beam; формируют интерференционный сигнал, соответствующий интенсивности интерференционной картины;forming an interference signal corresponding to the intensity of the interference pattern; определяют грубое значение расстояния до объекта на основании частоты межмодовых биений светового пучка и видности интерференционной картины;determine the rough value of the distance to the object based on the frequency of the intermode beats of the light beam and the visibility of the interference pattern; вычисляют количество интерференционных полос в интерференционной картине с использованием перемещения зеркала; иcalculating the number of interference fringes in the interference pattern using mirror movement; and определяют расстояние до объекта на основании количества интерференционных полос,determine the distance to the object based on the number of interference bands, отличающийся тем, чтоcharacterized in that выполняют электрооптическую модуляцию светового пучка опорным сигналом;perform electro-optical modulation of the light beam with a reference signal; определяют разность фаз между интерференционным сигналом и опорным сигналом;determining a phase difference between the interference signal and the reference signal; измеряют дробную долю интерференционной полосы между световым пучком и отраженным световым пучком на основании найденной разности фаз; иmeasuring the fractional fraction of the interference band between the light beam and the reflected light beam based on the detected phase difference; and определяют точное значение расстояния до объекта на основе измеренной дробной доли интерференционной полосы между световым пучком и отраженным световым пучком.determine the exact value of the distance to the object based on the measured fractional fraction of the interference band between the light beam and the reflected light beam. 2. Способ по п.1, в котором перемещение зеркал резонатора достигается за счет изменения длины резонатора лазера.2. The method according to claim 1, in which the movement of the resonator mirrors is achieved by changing the length of the laser resonator. 3. Способ по п.2, в котором изменение длины резонатора включает в себя изменение температуры резонатора лазера или ширины кристалла пьезоэлектрического преобразователя, прикрепленного к одному или более зеркалам резонатора.3. The method according to claim 2, in which changing the length of the resonator includes changing the temperature of the laser resonator or the crystal width of the piezoelectric transducer attached to one or more resonator mirrors. 4. Устройство для измерения расстояния до объекта, содержащее:4. A device for measuring the distance to the object, containing: лазер с резонатором, имеющим зеркала резонатора, причем лазер выполнен с возможностью излучения многомодового светового пучка;a laser with a resonator having resonator mirrors, wherein the laser is configured to emit a multimode light beam; блок фотоприемника, выполненный с возможностью формирования интерференционной картины между световым пучком и световым пучком, отраженным от зеркала, прикрепленного к объекту;a photodetector unit configured to form an interference pattern between the light beam and the light beam reflected from the mirror attached to the object; аналитический блок, выполненный с возможностью вычисления количества интерференционных полос в интерференционной картине с использованием перемещения зеркала, определения грубого расстояния до объекта на основании частоты межмодовых биений отраженного светового пучка и видности интерференционной картины и определения расстояния до объекта на основании количества интерференционных полос,an analytical unit configured to calculate the number of interference fringes in the interference pattern using mirror movement, determine the rough distance to the object based on the frequency of the intermode beats of the reflected light beam and the visibility of the interference pattern, and determine the distance to the object based on the number of interference fringes, отличающееся тем, чтоcharacterized in that устройство дополнительно содержит:the device further comprises: электрооптический модулятор (ЭОМ), установленный между лазером и зеркалом, прикрепленным к объекту;an electro-optical modulator (EOM) installed between the laser and the mirror attached to the object; генератор опорных сигналов, выход которого подключен к ЭОМ;reference signal generator, the output of which is connected to the EOM; цифроаналоговый фазометр (ЦАФ), один вход которого подключен к широкополосному фотоприемнику, а другой вход подключен к генератору опорных сигналов;digital-to-analog phase meter (CAF), one input of which is connected to a broadband photodetector, and the other input is connected to a reference signal generator; при этом выход ЦАФ подключен к аналитическому блоку, который дополнительно выполнен с возможностью измерения дробной доли интерференционной полосы между световым пучком и отраженным световым пучком и с возможностью определения точного значения расстояния до объекта на основе измеренной дробной доли интерференционной полосы между световым пучком и отраженным световым пучком.the CAF output is connected to an analytical unit, which is additionally configured to measure the fractional fraction of the interference strip between the light beam and the reflected light beam and to determine the exact value of the distance to the object based on the measured fractional fraction of the interference strip between the light beam and the reflected light beam. 5. Устройство по п.4, в котором перемещение зеркал резонатора достигается за счет изменения длины резонатора лазера.5. The device according to claim 4, in which the movement of the resonator mirrors is achieved by changing the length of the laser resonator. 6. Устройство по п.5, в котором изменение длины резонатора лазера включает в себя изменение температуры резонатора лазера или ширины кристалла пьезоэлектрического преобразователя, прикрепленного к одному или более зеркалам резонатора.6. The device according to claim 5, in which changing the length of the laser cavity includes changing the temperature of the laser cavity or the crystal width of the piezoelectric transducer attached to one or more resonator mirrors.
RU2019113168A 2019-04-29 2019-04-29 Method and device for precision laser-interference measurement of distances and displacements RU2721667C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019113168A RU2721667C1 (en) 2019-04-29 2019-04-29 Method and device for precision laser-interference measurement of distances and displacements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019113168A RU2721667C1 (en) 2019-04-29 2019-04-29 Method and device for precision laser-interference measurement of distances and displacements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2721667C1 true RU2721667C1 (en) 2020-05-21

Family

ID=70803324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019113168A RU2721667C1 (en) 2019-04-29 2019-04-29 Method and device for precision laser-interference measurement of distances and displacements

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2721667C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU208857U1 (en) * 2021-06-30 2022-01-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Device for determining the Doppler frequency measurement of the reflected radar signal
RU2774410C1 (en) * 2021-06-30 2022-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Device for determining the doppler measurement of the frequency of the reflected radar signal

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1142731A1 (en) * 1980-06-05 1985-02-28 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср Measuring system having three-mirror laser-interferometer
US4824240A (en) * 1986-04-15 1989-04-25 Hughes Aircraft Company Internal laser interferometer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1142731A1 (en) * 1980-06-05 1985-02-28 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср Measuring system having three-mirror laser-interferometer
US4824240A (en) * 1986-04-15 1989-04-25 Hughes Aircraft Company Internal laser interferometer

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Dubrov M. N. "Laser Feedback and New Principle of Heterodyne Interferometry", Proceedings. of the 8th International Conference on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling, 2006 г., стр. 92-95. *
Ю. Б. Минин и др. "Прецизионный лазерно-интерферометрический измеритель расстояний и перемещений", ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, т. 61, No 10, 2018 г., стр. 892-896. *
Ю. Б. Минин и др. "Прецизионный лазерно-интерферометрический измеритель расстояний и перемещений", ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, т. 61, No 10, 2018 г., стр. 892-896. Dubrov M. N. "Laser Feedback and New Principle of Heterodyne Interferometry", Proceedings. of the 8th International Conference on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling, 2006 г., стр. 92-95. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU208857U1 (en) * 2021-06-30 2022-01-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Device for determining the Doppler frequency measurement of the reflected radar signal
RU2774410C1 (en) * 2021-06-30 2022-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Device for determining the doppler measurement of the frequency of the reflected radar signal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jang et al. Distance measurements using mode-locked lasers: a review
Doloca et al. Absolute distance measurement system using a femtosecond laser as a modulator
US7619719B2 (en) Phase noise compensation for interferometric absolute rangefinders
CN102944218B (en) Femtosecond laser ranging device and method for active dispersion compensation
CN106247954B (en) A kind of femtosecond laser measuring motion and method based on frequency conversion principle of interference
Kakuma Frequency-modulated continuous-wave laser radar using dual vertical-cavity surface-emitting laser diodes for real-time measurements of distance and radial velocity
Jia et al. Dynamic absolute distance measurement by frequency sweeping interferometry based Doppler beat frequency tracking model
Hotate Application of synthesized coherence function to distributed optical sensing
JP6836048B2 (en) Distance measuring device
Hussein et al. Collinear versus non-collinear autocorrelation between femtosecond pulses for absolute distance measurement
RU2721667C1 (en) Method and device for precision laser-interference measurement of distances and displacements
KR100941981B1 (en) Laser interferometric mekometer
Gan et al. Dynamic frequency scanning interferometry measurement based on optical frequency synchronous motion measurement and error compensation
Tanaka et al. Laser displacement measurement using intensity modulation with a phase-modulated radio-frequency signal
US9857159B1 (en) Velocity compensated frequency sweeping interferometer and method of using same
Sokolov et al. Femtosecond laser-based absolute rangefinder with the possibility of traceability to the time and frequency standard
Bitou et al. Accurate and wide-range radius of curvature measurement directly linked to a time standard using a Fabry–Pérot cavity
Minin et al. The Construction Principle Development of Precision Laser-Interferometric Meter of Distances and Displacements
JP3254477B2 (en) High precision interferometer
Rakhmanov et al. An optical vernier technique for in situ measurement of the length of long Fabry-Perot cavities
Minin et al. Development and Investigation of Precision Laser-Interferometric Meter for Distance and Displacement Monitoring
Yang et al. Long-distance measurement applying two high-stability and synchronous wavelengths
Morozov et al. Radio photonic systems for measurement of instantaneous radio frequency with amplitude-phase modulation of optical carrier
US11598628B1 (en) High dynamic range picometer metrology systems and methods
US6538746B1 (en) Method and device for measuring absolute interferometric length