CN201622111U - 一种用于振动计量的低噪声外差激光干涉仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种用于振动计量的低噪声外差激光干涉仪，包括激光器、第一分光器、第一反射镜、第二反射镜、声光调制器、第二分光器、1/4波片和探测器，激光器发出的激光经第一分光器分光，透射光依次经过第一反射镜反射、第二分光器透射后作为参考光，进入探测器；激光经第一分光器的反射光依次经过第二反射镜、声光调制器调制、第二分光器后作为测量光，并经1/4波片后用来测量被测物体，被测物体漫反射的反射光返回依次经1/4波片、第二分光器反射后形成有效测量光进入探测器，与参考光干涉。本实用新型解决了当被测物体处于漫反射状态时，在增大有效测量光的同时，减少返回到激光腔的反射光，从而降低光电信号的本底噪声，提高信噪比和测量精度，确保系统稳定。

Description

一种用于振动计量的低噪声外差激光干涉仪
技术领域
本发明涉及一种用于振动计量的低噪声外差激光干涉仪。
背景技术
目前传统用于振动计量的外差激光干涉仪结构中，一般将参考光进行调制，测量光直接经分光器件反射或透射后对被测物进行测量。但测量光经被测物体反射后，容易从原光路返回激光器中，使激光器因光反馈而引起振荡或自激，从而容易导致激光模式不稳定，影响到激光的输出功率和频率。尤其是被测物体处于漫反射状态时，能够进入探测器的光线很少，一方面要求漫反射回来的光尽量多，以求得到更多的有效测量光，另一方面又由于反射光会直接返回激光器引起激光的不稳定，从而在增大光电信号本底噪声的同时，使激光的波长不稳定，进一步影响到测量精度。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种降低光电信号的本底噪声，提高信噪比和测量精度的用于振动计量的低噪声外差激光干涉仪。
为实现上述目的，本发明一种用于振动计量的低噪声外差激光干涉仪，包括激光器、第一分光器、第一反射镜、第二反射镜、声光调制器、第二分光器、1/4波片和探测器，激光器发出的激光经第一分光器分光，透射光依次经过第一反射镜反射、第二分光器透射后作为参考光，进入探测器；激光经第一分光器的反射光依次经过第二反射镜、声光调制器调制、第二分光器后作为测量光，并经1/4波片后用来测量被测物体，被测物体漫反射的反射光返回依次经1/4波片、第二分光器反射后形成有效测量光进入探测器，与参考光干涉。
进一步，所述第一反射镜和第二反射镜均为直角反射镜。
进一步，所述第一分光器和第二分光器均为单波长偏振分光器，分光器端面镀有相应波长的增透膜。
进一步，所述第一分光器的分光面与所述激光器输出光路成45°。
本发明在不增加额外光学器件及相同激光强度以及探测器的前提下，解决了当被测物体处于漫反射状态时，在增大有效测量光的同时，减少返回到激光腔的反射光，从而降低光电信号的本底噪声，提高信噪比和测量精度，确保系统稳定。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种用于振动计量的低噪声外差激光干涉仪，包括激光器1、第一分光器2、第一反射镜3、第二反射镜4、声光调制器5、第二分光器6、1/4波片7和探测器9。其中，第一分光器2和第二分光器6均为单波长偏振分光器，分光器端面镀有相应波长的增透膜，第一分光器2的分光面与激光器1输出光路成45°，第一反射镜3和第二反射镜4均为直角反射镜。
激光器1发出的激光经第一分光器2后分成透射光和反射光，在第一分光器2的透射光方向设置有第一反射镜3，第一反射镜3将透射光反射到第二分光器6，透射光经第二分光器6后作为参考光进入探测器9。在经第一分光器2的反射光方向依次放置第二反射镜4和声光调制器5，并使得经声光调制器5调制后的光经第二分光器6后作为测量光，经过1/4波片7后入射到被测量物体8，被测物体漫反射的反射光返回，其再经1/4波片7、第二分光器6后作为参考光进入探测器9，与参考光进行干涉。
本发明中反射镜也可用其它直角反射镜代替，声光调制器也可用其它方式的调制器代替，只要满足光路设置要求即可。
本实用新型一种用于振动计量的低噪声外差激光干涉仪可用于中高频稳态振动的高精度测量。在振动传感器灵敏度幅值和相位测量装置中，主要由振动激励系统(包括振动信号源，功率放大器，振动台等)、外差激光干涉仪、信号调理系统、数据采集处理系统组成。振动信号源经功率放大器激励振动台产生振动，外差激光干涉仪对产生的振动进行测量，并将测量得到的光电信号送到信号调理系统。
信号调理系统的主要功能是低通滤波和混频移频。由于包含调制信号的频带范围与载波频率相比往往很小，因此，在对多普勒信号进行A/D采样之前，需要通过混频器将调制载波信号(一般40MHz或160MHz)降至适合于模一数转换的频带范围内。光电信号经放大后与本振信号一起进入混频器进行混频，得到包含振动信号的差频低频信号，再经低通滤波后由数据采集卡采集处理，最后经数据采集处理系统进行数据运算与处理，得到振动的精确数值。
外差激光干涉仪测量系统最显著的特点是利用载波技术将被测物理量的信息转换成为调频或调相信号。由于外差干涉光电信号以交流的方式进行传输、处理，因此提高了光电信号信噪比。它与零差激光干涉仪测量系统相比，具有抗干扰能力强、分辨率高、线性度高、噪声低、动态范围宽、测量误差小、位移测量可达纳米量级等优点。

Claims (4)

1.一种用于振动计量的低噪声外差激光干涉仪，其特征在于，该干涉仪包括激光器、第一分光器、第一反射镜、第二反射镜、声光调制器、第二分光器、1/4波片和探测器，激光器发出的激光经第一分光器分光，透射光依次经过第一反射镜反射、第二分光器透射后作为参考光，进入探测器；激光经第一分光器的反射光依次经过第二反射镜、声光调制器调制、第二分光器后作为测量光，并经1/4波片后用来测量被测物体，被测物体漫反射的反射光返回依次经1/4波片、第二分光器反射后形成有效测量光进入探测器，与参考光干涉。
2.如权利要求1所述的用于振动计量的低噪声外差激光干涉仪，其特征在于，所述第一反射镜和第二反射镜均为直角反射镜。
3.如权利要求1所述的用于振动计量的低噪声外差激光干涉仪，其特征在于，所述第一分光器和第二分光器均为单波长偏振分光器，分光器端面镀有相应波长的增透膜。
4.如权利要求1所述的用于振动计量的低噪声外差激光干涉仪，其特征在于，所述第一分光器的分光面与所述激光器输出光路成45°。
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