SU1748071A1 - Laser doppler velocity meter - Google Patents
Laser doppler velocity meter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1748071A1 SU1748071A1 SU904835515A SU4835515A SU1748071A1 SU 1748071 A1 SU1748071 A1 SU 1748071A1 SU 904835515 A SU904835515 A SU 904835515A SU 4835515 A SU4835515 A SU 4835515A SU 1748071 A1 SU1748071 A1 SU 1748071A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- polarization
- quarter
- beam splitter
- optical axis
- wave plate
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Использование: контрольно-измерительна техника, измерение скорости газовых потоков. Сущность изобретени : измеритель скорости содержит две пересекающие друг друга оптические ветви, перва из которых содержит последовательные вдоль оптической оси лазер, под углом к оптической оси пол ризационно-селектирующий расщепитель пучка, первую четвертьволновую пластину и моностатический приемопередающий блок, а втора - последовательно установленные по одну сторону от пол ризацией но-сел актирующего расщепител пучка зеркало и вторую четвертьволновую пластину, а по другую сторону от него - линзу и фотоприемник. Увеличение отношени сигнал-шум достигаетс введением во вторую оптическую ветвь между пол риза- ционно-селективным расщепителем пучка и линзой линейного пол ризатора и поворотом расщепител относительно оптической оси на 90°. 2 ил. сл СUse: instrumentation, measuring the velocity of gas flows. SUMMARY OF THE INVENTION: The speed meter contains two optical branches intersecting each other, the first of which contains a laser sequential along the optical axis, a polarization-selective beam splitter at an angle to the optical axis, a first quarter-wave plate and a monostatic transceiver unit, and the second is sequentially installed one by one the side from the polarization of the butt-sets of the mirror and the second quarter-wave plate activating the splitter beam, and on the other side of it the lens and photodetector. An increase in the signal-to-noise ratio is achieved by inserting into the second optical branch between the polarization-selective beam splitter and the linear polarizer lens and rotating the splitter relative to the optical axis by 90 °. 2 Il. sl C
Description
Изобретение относитс к лазерным средствам измерени и может быть использовано в авиации, метеорологии, физике атмосферы , экологии и в других област х науки, техники и народном хоз йстве, где необходимо измер ть скорость газовых потоков и иных объектов.The invention relates to laser measuring instruments and can be used in aviation, meteorology, atmospheric physics, ecology, and other fields of science, technology, and folk economics where it is necessary to measure the velocity of gas flows and other objects.
Известен лазерный доплеровский измеритель истинной воздушной скорости и сдвига ветра LATAS, состо щий из оптической головки, включающей лазер, оптический гетеродинный преобразователь, моностатический приемопередающий антенный блок, в котором приемна и передающа оптика совмещены, и блока обработки доплеровского сигнала, включающего устройство измерени и регистрации частотыA known laser Doppler true airspeed and wind shear LATAS meter, consisting of an optical head including a laser, an optical heterodyne converter, a monostatic transceiver antenna unit, in which the receiving and transmitting optics are combined, and the processing unit of the Doppler signal, which includes a device for measuring and recording the frequency
доплеровского сигнала и соответствующего ему значени скорости.Doppler signal and its corresponding speed value.
Недостатками измерител вл ютс сложность конструкции, настройки и юстировки оптического гетеродинного преобразовател , выполненного по схеме интерферометра Маха-Цандера с брюсте- ровским расщепителем, и повышенна подверженность к разъюстировкам е реальных услови х эксплуатации.The disadvantages of the meter are the complexity of the design, adjustment and alignment of the optical heterodyne converter made according to the scheme of the Mach – Zander interferometer with the Brüster-type splitter, and the increased susceptibility to misalignment of the actual operating conditions.
Наиболее близким к предлагаемому вл етс лазерный доплеровский измеритель скорости, содержащий две пересекающие друг друга оптические ветви, перва из которых содержит4 последовательно установленные вдоль оптической оси лазер под углом к оптической оси пол ризационно-селектирующий расщепитель пучка, первуюThe closest to the present invention is a laser Doppler velocity meter containing two optical branches intersecting each other, the first of which contains4 a polarization-selective beam splitter installed successively along the optical axis of the laser, the first
22
0000
оabout
х|x |
четвертьволновую пластину и моностатический приемопередающий блок, а втора - последовательно установленные по одну сторону от пол ризационно-селективного расщепител пучка зеркало и вторую четверть-волновую пластину, а по другую сторону от пол ризационно-селективного расщепител - линзу и фотоприемник, соединенный с блоком обработки доплеровско- го сигнала,a quarter-wave plate and a monostatic transceiver unit, and the second — a mirror and a second quarter-wave plate sequentially installed on one side of the polarization-selective beam splitter, and a lens and a photodetector connected to the processing unit Doppler on the other side of the polarization-selective splitter. - th signal
В данном лазерном доплеровском измерителе значительно упрощаетс настройка и юстировка оптического гетеродинного преобразовател . Однако такой измеритель обладает существенным недостатком, заключающимс в фазовом рассогласовании волновых фронтов сигнального и опорного излучений, что приводит к снижению величины отношени сигнал/шум.This laser Doppler meter greatly simplifies the setup and alignment of the optical heterodyne converter. However, such a meter has a significant disadvantage in the phase mismatch of the wave fronts of the signal and reference radiation, which leads to a decrease in the signal-to-noise ratio.
Целью изобретени вл етс увеличение величины отношени сигнал/шум за счет геометрической компенсации дифракционной расходимости сигнального пучка и снижени дробовых шумов фототока гетеродина путем уменьшени паразитной пол ризации излучени гетеродина.The aim of the invention is to increase the signal-to-noise ratio by geometrically compensating for the diffraction divergence of the signal beam and reducing the shot noise of the heterodyne photocurrent by reducing the parasitic polarization of the heterodyne radiation.
Поставленна цель достигаетс за счет того, что во вторую ветвь между пол риза- ционно-селективным расщепителем пучка и линзой введен линейный пол ризатор, а пол ризационно-селективный расщепитель пучка повернут относительно оптической оси на 90°.This goal is achieved due to the fact that a linear polarizer is inserted in the second branch between the polarization-selective beam splitter and the lens, and the polarization-selective beam splitter is rotated about the optical axis by 90 °.
На фиг.1 приведена схема оптической части лазерного доплеровского измерител скорости; на фиг. 2 - ход оптических лучей в клине, который используетс как пол ри- зационно-селектирующий расщепитель.Figure 1 shows the scheme of the optical part of the laser Doppler velocity meter; in fig. 2 shows the optical path in the wedge, which is used as a polarization selection splitter.
Измеритель содержит две пересекающие друг друга оптические ветви, перва из которых содержит последовательно установленные вдоль оптической оси лазер 1, под углом к оптической оси пол ризацион- но-селектирующий расщепитель пучка 2, первую четвертьволновую пластину 3 и моностатический приемопередающий блок 4, а втора - последовательно установленные по одну сторону от пол ризационно-селективного расщепител пучка зеркало 5 и вторую четвертьволновую пластину 6, а по другую сторону от пол ризационно-селективного расщепител - линзу 7, фотоприемник 8 и линейный пол ризатор 9 и блок обработки доплеровского сигнала 10, вход которого соединен с выходом фотоприемника .The meter contains two optical branches intersecting each other, the first of which contains a laser 1 successively installed along the optical axis, a polarization-selective beam splitter 2, the first quarter-wave plate 3 and the monostatic transceiver unit 4, and the second sequentially mounted on one side of the polarization-selective beam splitter, the mirror 5 and the second quarter-wave plate 6, and on the other side of the polarization-selective splitter, lens 7, fo the transceiver 8 and linear polarizer 9 and the processing unit of the Doppler signal 10, the input of which is connected to the output of the photodetector.
Измеритель работает следующим образом .The meter works as follows.
Линейно пол ризованное излучение лазера 1 попадает на пол риззционно-селектирующий расщепитель 2, который отражает часть излучени дл формировани опорного пучка (гетеродина), которое через линейный пол ризатор 9, обрезающий паразитную часть пол ризации, линзу детектора 7 поступает на поверхность фотодетектора 8: остальна часть излучени пропускаетс в пр мом направлении и, проход через четвертьволновую пластину 3,The linearly polarized laser radiation 1 hits the polarization selection splitter 2, which reflects part of the radiation to form a reference beam (heterodyne), which through the linear polarizer 9, which cuts off the parasitic part of the polarization, the lens of the detector 7 enters the surface of the photodetector 8: the rest part of the radiation is transmitted in the forward direction and, passage through the quarter-wave plate 3,
0 где линейна пол ризаци переходит в круговую , и моностатический антенный блок 4, поступает в облучаемое полупространство; рассе нное аэрозольными частицами излучение собираетс тем же самым антенным0 where linear polarization passes into a circular, and monostatic antenna unit 4, enters the irradiated half-space; radiation scattered by aerosol particles is collected by the same antenna
5 блоком и снова проходит через пластину 3, где мен ет круговую пол ризацию на линейную, ортогональную плоскости рисунка, после чего отражаетс пол риза- ционно-селектирующим расщепителем в5 and passes through the plate 3 again, where it changes the circular polarization to a linear, orthogonal plane of the pattern, after which it is reflected by the polarization selection splitter in
0 дополнительный канал, где проходит через четвертьволновую пластину 6, отражаетс от зеркала 5 и снова проходит через пластину б, поворачива тем самым плоскость пол ризации на 90°(котора теперь совпадает0 an additional channel, where it passes through a quarter-wave plate 6, is reflected from mirror 5 and again passes through plate b, thereby rotating the polarization plane by 90 ° (which now coincides
5 с плоскостью пол ризации исходного пучка) и, проход через расщепитель, поступает на линейный пол ризатор, линзу детектора и далее на поверхность детектора, гдесме ши- ваетс с излучением гетеродина; блокобра0 ботки преобразованного доплеровского сигнала, вход которого соединен с выходом фотоприемного устройства, производит выделение сигнала промежуточной частоты и его дальнейшую обработку.5 with the plane of polarization of the original beam) and, passing through the splitter, enters the linear polarizer, the detector lens and further to the detector surface, where the mixture is shined with the radiation of the local oscillator; A blocking device of the transformed Doppler signal, the input of which is connected to the output of the photoreceiver, produces the selection of the intermediate frequency signal and its further processing.
5 Одним из основных элементов измерител вл етс пол ризационно-селектирую- щий расщепитель, который должен обеспечивать как пространственное совмещение сигнального и гетеродинного пучков,5 One of the main elements of the meter is a polarization-selection splitter, which should provide both spatial alignment of the signal and heterodyne beams,
0 так и формирование опорного пучка. Рассмотрим его характеристики.0 and the formation of the reference beam. Consider its characteristics.
Коэффициент отражени дл пол ризации , параллельной плоскости рисунка (в дальнейшем Е-пол ризаци ), в принципеThe reflection coefficient for polarization parallel to the plane of the figure (hereinafter E-polarization), in principle
5 может быть доведен до нул . Небольшие повороты пластины (клина) позвол ют регулировать мощность гетеродина в довольно широких пределах, а использование толстой пластины или клина приводит к про0 странственному разделению пучков, отраженных от передней и задней граней. Дл того, чтобы обеспечить пространственное совпадение сигнального и гетеродинного пучков, пучок гетеродина формируетс 5 can be brought to zero. Small rotations of the plate (wedge) make it possible to regulate the power of the local oscillator within fairly wide limits, and the use of a thick plate or wedge leads to a spatial separation of the beams reflected from the front and rear faces. In order to ensure the spatial coincidence of the signal and heterodyne beams, the heterodyne beam is formed
5 при отражении от задней грани. Ход лучей в клине показан на фиг.2. Определим коэффициент пропускани Ks дл этой схемы. Он будет определ тьс коэффициентами пропускани излучени с Е-пол ризацией через поверхности 1 и 2 при пр мом прохождении5 when reflected from the back face. The course of the rays in the wedge is shown in figure 2. Let us determine the transmittance Ks for this scheme. It will be determined by the transmission coefficients of radiation with E polarization through surfaces 1 and 2 during the direct passage of
лазерного луча, коэффициентом отражени дл Н-пол ризации (ортогональной плоскости рисунка) и пропусканием дл Е-пол ри- зации дл сигнального луча. Таким образомthe laser beam, the reflection coefficient for the H-polarization (orthogonal to the drawing plane) and the transmission for the E-polarization for the signal beam. In this way
Ks - О - К1еХ1 - К2е)К2н(1 - К2еХ1 - МKs - О - К1еХ1 - К2е) К2н (1 - К2еХ1 - М
Коэффициенты Ке и Кн определ ютс по формулам Френел дл своих углов падени 1 , (pi , p (угол р не равен углу (р при работе с клином).The coefficients Ke and Kn are determined by the Fresnel formulas for their angles of incidence 1, (pi, p (the angle p is not equal to the angle (p when working with a wedge).
Величина мощности опорного сигнала будет определ тьс коэффициентами Кг пропускани на грани 1 и коэффициентом отражени на грани 2 дл излучени с Е-по- л ризацией. Соответствующий коэффициент имеет видThe magnitude of the reference signal power will be determined by the transmittance Kg of face 1 and the reflectance of face 2 for radiation with E-polarization. The corresponding coefficient is
Кг (1 - Kie)(t - Kie)K2eKg (1 - Kie) (t - Kie) K2e
Поскольку излучение не вл етс идеально пол ризованным, при отражении под углом Брюстера от передней и задней поверхностей , степень депол ризации излуче- ни возрастет, так как ортогональна (плоскости фиг,2) компонента будет отражатьс с большим коэффициентом. Соответствующий коэффициент Кп имеет видSince the radiation is not perfectly polarized, when reflected at the Brewster angle from the front and rear surfaces, the degree of depolarization of the radiation will increase, since the component orthogonal (the plane of FIG. 2) will be reflected by a large factor. The corresponding coefficient KP is
Кп (1- К1н)К2н(1 - KiH)Kn (1 - K1n) K2n (1 - KiH)
В табл.1 приведены расчетные значени коэффициентов Ks, Кг„ Кп в зависимости от угла падени излучени на клин из ZnSe с углом раствора 1°. В четвертой колонке приведено значение угла, под которым излучение покидает пластину.Table 1 presents the calculated values of the coefficients Ks, Kg „Kp depending on the angle of incidence of radiation on a wedge from ZnSe with a solution angle of 1 °. The fourth column shows the angle at which the radiation leaves the plate.
Мощность паразитной засветки определ етс не только мощностью лазера и ко- эффициентом Кп, но и степенью депол ризации лазерного излучени , котора может мен тьс от прибора к прибору. В общем случае дл подавлени мощности паразитной засветки возникает необходимость во введении в плечо 2-7 линейного пол ризатора.The power of the parasitic illumination is determined not only by the laser power and the Kp coefficient, but also by the degree of depolarization of the laser radiation, which can vary from device to device. In general, in order to suppress the power of parasitic illumination, it is necessary to introduce a linear polarizer into arm 2-7.
Принцип действи данного измерител скорости, как и прототипа, основан на реализации зависимости:The principle of operation of this speed meter, like the prototype, is based on the implementation of dependencies:
vA/Зйгл (п,уо &L 3кvA / Sigl (p, wo & L 3k
Q ОТГСТшЬ С 9 (G +(1-6&)#+а&/() , (2) где использованы следующие параметры:Q RESET C 9 (G + (1-6 &)# + a & / (), (2) where the following parameters are used:
rj- квантова эффективность фотоприемника;rj is the quantum efficiency of the photodetector;
Я-длина волны зондирующего излучени ;I is the probing radiation wavelength;
{fa- объемный коэффициент обратного рассе ни в атмосфере; Рл - мощность лазера;{fa is the volume backscatter coefficient in the atmosphere; RL - laser power;
Л Ф - ширина полосы принимаемого сигнала;L F - the width of the band of the received signal;
G - функци рассогласований; h - пшсто нна Планка;.G is the mismatch function; h is the planken ns Planck ;.
-)}) -)})
00
со- частота зондирующего излучени ; у0 параметр фокусировки измерител : co-frequency of the probe radiation; y0 meter focus parameter:
Rn - эффективный радиус распределени пол излучател на приемопередающей апертуре;Rn is the effective radius of the radiator field distribution at the transceiver aperture;
Rn Ро VI +0/л-Уд ГRn Ro VI + 0 / L-UD G
ЯI
Rr - эффективный радиус распределени пол гетеродина на приемопередающей апертуре;Rr is the effective radius of distribution of the heterodyne field on the transceiver aperture;
V 1 +(Уг-УдГ V 1 + (Ug-UDG
УЛ - параметр фокусировки излучател ; д уг- параметр фокусировки гетеродиUL - emitter focusing parameter; d yg - heterody focusing parameter
на; yr-Ро - радиус распределени пол на выходе лазера;on; yr-Po is the radius of the field distribution at the laser output;
FQ - эффективна дальность фокусиров- ки измерител ; 1 1FQ is the effective focusing distance of the meter; eleven
F0 F0
1one
+ +
1one
F 2|лул(1+у) Уг(1+У)F 2 | lul (1 + y) Ug (1 + U)
F - фокусное рассто ние моностатического приемопередающего блока; |л - рассто ние проходимое зондирующим излучением от лазера до приемопередающей апертуры; л И + зF is the focal distance of the monostatic transceiver unit; | l is the distance traveled by the probe radiation from the laser to the transceiver aperture; l And + s
1г-эквивалентное рассто ние проходимое излучением гетеродина до приемопере- дающей апертуры; Ir з-li - 2I21d is the equivalent distance traveled by the radiation of the local oscillator to the receiving-transmitting aperture; Ir h-li - 2I2
h - рассто ние от пол ризационно-се- лектирующего расщепител (2) до лазера (1);h is the distance from the polarization-selective splitter (2) to the laser (1);
12 - рассто ние от пол ризационно-се- лектирующего расщепител (2) до отражател (5);12 — distance from the polarization-selective splitter (2) to the reflector (5);
з - рассто ние от пол ризационно-се- лектирующего расщепител (2) до выходной апертуры антенного блока (4); h is the distance from the polarization-selective splitter (2) to the output aperture of the antenna unit (4);
1Д - дифракционна длина; д :1D - diffraction length; d:
дк - рассогласование характерных размеров полей излучател и приемника;DK - mismatch of the characteristic dimensions of the fields of the emitter and receiver;
А, - R R - У Уг(ул+уг) lA (S R + R2 fi+#+2y№ А () рассогласование фокусных рассто ний приемного и передающего каналов;А, - R R - У Ug (ul + ang) lA (S R + R2 fi + # + 2y№ А () is the mismatch of the focal lengths of the receiving and transmitting channels;
а- г a-g
4улуг(1+у2)(1+у) 1-УлУг д4ulug (1 + y2) (1 + y) 1-ulu d
(4)(four)
При условии сильной фокусировки ( у0 1) величина arctg быстро стремитпUnder the condition of strong focusing (y0 1), the arctg value rapidly moves
с к л /2. Из выражений (3) и (4) видно, что дл одновременного равенства нулю рассогласований дк и 5i необходимо и достаточно , чтобы выполн лось равенство л г, что эквивалентно условию И г.with to l / 2. From expressions (3) and (4) it can be seen that for a simultaneous equality of zero mismatch dk and 5i it is necessary and sufficient that the equality lg is fulfilled, which is equivalent to the condition AND g
Предлагаемый измеритель обладает более высоким по отношению к прототипу отношением сигнал/шум при прочих равных услови х (одинаковой мощности лазера, коэффициенту обратного рассе ни , геометрических размерах и т.д.). Дл удобства сравнени положим значение множител The proposed meter has a higher signal-to-noise ratio with respect to the prototype, all other conditions being equal (the same laser power, backscatter, geometric dimensions, etc.). For convenience of comparison, we set the multiplier value
п АДгг Рл,,p ADGG RL ,,
ТГШТч- равным единицы. Как правилоTGShTch- equal to one. Usually
рассто ни между оптическими элементами в измерителе имеет один и тот же пор док величины, поэтому дл оценок положим: It 12 1з 1/|. Подставим в соотношение (1) конкретные значени параметров, характерных дл используемых на практике измерителей:the distance between the optical elements in the meter has the same order of magnitude, therefore for the estimates we set: It 12 1 3 1 / |. Let us substitute in relation (1) the specific values of the parameters characteristic of the gauges used in practice:
z0 2 мм F 500 ммz0 2 mm F 500 mm
Зависимость величин отношени сигнал/шум (отн.ед.) дл прототипа и за вл емого измерител от рассто ни И (в метрах) приведена в табл.2.The dependence of the signal-to-noise ratio (relative units) for the prototype and the claimed meter on the distance AND (in meters) is given in Table 2.
Таким образом, измеритель имеет значение отношени си гнал/шум почти в два раза большее, чем прототип.Thus, the meter has a Signal / Noise ratio of almost twice the magnitude of the prototype.
Проведенные испытани показали, что параметры за вл емого измерител скорости близки к теоретическим значени м и лежат в пределах экспериментальной ошибки , Величина отношени сигнал/шум дл отражени излучени от шероховатого диска при мощности лазера 4,5 Вт составила 0,9 от теоретической оценки.The tests carried out showed that the parameters of the claimed speed meter are close to theoretical values and lie within the experimental error. The signal-to-noise ratio for reflecting radiation from a rough disk at 4.5 W laser power was 0.9 of the theoretical estimate.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904835515A SU1748071A1 (en) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Laser doppler velocity meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904835515A SU1748071A1 (en) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Laser doppler velocity meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1748071A1 true SU1748071A1 (en) | 1992-07-15 |
Family
ID=21518875
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904835515A SU1748071A1 (en) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Laser doppler velocity meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1748071A1 (en) |
-
1990
- 1990-06-07 SU SU904835515A patent/SU1748071A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Woodfield A.A., Vaughan G.M Airspeed and wind shear measurement with airborne C02 cw laser - Internationa Jornal of Aviation Safaty v.1. Sept., N2 9. p.p. 207-224, 1983. Патент FR № 2556841,кл. G 01 Р 5/00, 1985. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7402868B2 (en) | Descan correction in scanning LIDAR | |
US4470696A (en) | Laser doppler velocimeter | |
US3891321A (en) | Optical method and apparatus for measuring the relative displacement of a diffraction grid | |
US7139446B2 (en) | Compact fiber optic geometry for a counter-chirp FMCW coherent laser radar | |
US5510890A (en) | Laser radar with reference beam storage | |
EP2603811B1 (en) | Vector velocimeter | |
US4547664A (en) | Diffraction grating beam splitter in a laser resonator length control | |
GB1588101A (en) | Transmitting and receiving device | |
CN106997051B (en) | Laser vector wind measurement method and wind measurement radar based on polarization effect and self-mixing effect | |
US4643575A (en) | Fizeau interferometer | |
EP0947834B1 (en) | Detection of air flow speed and flow direction | |
JPS596519B2 (en) | laser gyroscope | |
JP2003279309A (en) | Laser apparatus and method for measuring length | |
CN106019259B (en) | Laser frequency discrimination device and frequency discrimination method based on Mach-Zehnder interferometer | |
US5767971A (en) | Apparatus for measuring refractive index of medium using light, displacement measuring system using the same apparatus, and direction-of-polarization rotating unit | |
US4850041A (en) | Laser radar with adjustable local oscillator | |
EP0551875B1 (en) | Differential polarization LADAR | |
US10197668B2 (en) | Eighth wave corner cube retarder for laser radar | |
EP0704685B1 (en) | Angle detecting apparatus for detecting angle of inclination of scanning mirror provided on Michelson interferometer | |
SU1748071A1 (en) | Laser doppler velocity meter | |
WO2005062941A2 (en) | Multi-channel laser interferometric method and apparatus for detection of ultrasonic motion from a surface | |
CN110749371A (en) | Polarization laser Doppler vibration measurement system | |
US3832059A (en) | Flow velocity measuring arrangement utilizing laser doppler probe | |
James et al. | Fibre optic based reference beam laser Doppler velocimetry | |
JP2696117B2 (en) | Laser Doppler vibrometer using beam splitting optical system |