Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений. The invention relates to instrumentation and can be used to measure movements.
Цель изобретения - повышение точности за счет подавления флуктуаций разностной частоты и увеличение динамического диапазона измерений за счет обеспечения работоспособности при многомодовой генерации. The purpose of the invention is to increase accuracy by suppressing fluctuations of the differential frequency and increasing the dynamic range of measurements by ensuring operability in multimode generation.
На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего способ. The drawing shows a structural diagram of a device that implements the method.
Устройство состоит из оптически связанных зеркала 1, предназначенного для механической связи с контролируемым объектом, полупрозрачного зеркала 2, полупроводникового активного элемента 3, выходного зеркала 4 и фотоприемника 5, последовательно соединенных детектора 6, вход которого подключен к выходу фотоприемника 5, широкополосного усилителя 7, линии 8 задержки и амплитудного модулятора 9, выход которого подключен к первому входу элемента 3, амплитудного модулятора 10, включенного между выходом линии 8 и вторым входом элемента 3, широкополосного усилителя 11, включенного между выходом фотоприемника 5 и вторым входом модулятора 9, узкополосного усилителя 12, включенного между выходом фотоприемника 5 и вторым входом модулятора 10, и цифрового частотомера 13, вход которого подключен к выходу усилителя 7. The device consists of optically coupled mirrors 1, intended for mechanical communication with a controlled object, a translucent mirror 2, a semiconductor active element 3, an output mirror 4 and a photodetector 5, connected in series with the detector 6, the input of which is connected to the output of the photodetector 5, broadband amplifier 7, lines 8 delay and amplitude modulator 9, the output of which is connected to the first input of element 3, amplitude modulator 10, connected between the output of line 8 and the second input of element 3, broadband a second amplifier 11 connected between the output of the photodetector 5 and the second input of the modulator 9, a narrow-band amplifier 12 connected between the output of the photodetector 5 and the second input of the modulator 10, and a digital frequency meter 13, the input of which is connected to the output of the amplifier 7.
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
В двухрезонаторной лазеpной системе, образованной зеркалами 1, 2 4 и элементом 3, возбуждаются две группы продольных типов колебаний с межмодовыми интервалами ω1 = С/2L1 и ω2 = C/2L2, где С - скорость света, L1, L2 - длины первого, и второго резонаторов соответственно. На фотоприемнике 5 выделяются сигналы на межмодовых частотах. Сигнал с частотой ω1 поступает на второй вход модулятора 9 через усилитель 11, полоса которого Δ ω ограничена сверху, Δ ω < ω2. Сигнал с частотой ω2 , не зависящей от измеряемого перемещения, поступает на второй вход модулятора 10 через узкополосный усилитель 12. На выходе детектора 6 выделяется сигнал с частотой Ω = ω2 -ω1, зависящий от измеряемого перемещения, который усиливается усилителем 7, задерживается линией 8 задержки и подается на первые входы модуляторов 9 и 10, в которых данный сигнал модулирует сигналы с частотами ω1 и ω2 соответственно. Модулированные сигналы подаются на активный элемент 3, модулируя уровень накачки. При этом происходит взаимное захватывание мод в синхронный режим третьего порядка. Задержка сигнала с частотой Ω на время τ обеспечивает подавление флуктуаций с характерными временами τфл < τ. (56) Застрогин Ю. Р. Прецизионные измерения параметров движения с использованием лазера. - М. : Машиностроение, 1986, с. 272.In a two-cavity laser system formed by mirrors 1, 2 4 and element 3, two groups of longitudinal types of oscillations are excited with intermode intervals ω 1 = С / 2L 1 and ω 2 = C / 2L 2 , where С is the speed of light, L 1 , L 2 - the lengths of the first and second resonators, respectively. At the photodetector 5, signals are distinguished at intermode frequencies. A signal with a frequency of ω 1 is supplied to the second input of modulator 9 through an amplifier 11, the band of which Δ ω is bounded above, Δ ω <ω 2 . A signal with a frequency of ω 2 independent of the measured displacement is fed to the second input of the modulator 10 through a narrow-band amplifier 12. At the output of the detector 6, a signal with a frequency of Ω = ω 2 -ω 1 , which depends on the measured displacement, which is amplified by the amplifier 7, is delayed delay line 8 and is fed to the first inputs of modulators 9 and 10, in which this signal modulates signals with frequencies ω 1 and ω 2, respectively. Modulated signals are supplied to the active element 3, modulating the pump level. In this case, the modes are mutually locked into the third-order synchronous mode. The delay of the signal with frequency Ω by time τ suppresses fluctuations with characteristic times τ fl <τ. (56) Zastrogin Yu. R. Precision measurements of motion parameters using a laser. - M.: Mechanical Engineering, 1986, p. 272.