激光測(cè)量技術(shù)-總結(jié).ppt

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1、激光測(cè)量技術(shù)總結(jié)第一章激光原理及技術(shù)第一節(jié)輻射理論概要1.什么是光的波粒二象性光電效應(yīng)光量子學(xué)說(shuō)原子能級(jí)、簡(jiǎn)并度及玻爾茲曼分布光與物質(zhì)之間的作用第二節(jié)激光產(chǎn)生的原理及條件1、由光與物質(zhì)之間的相互作用出發(fā)，引申產(chǎn)生超強(qiáng)激光的可能2、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布及泵浦過(guò)程什么是泵浦，泵浦的種類(lèi)有哪些3、什么是增益介質(zhì)？其應(yīng)滿(mǎn)足什么樣的條件才能成為增益介質(zhì)4、諧振腔的作用有哪些？結(jié)合激光的縱模5、激光產(chǎn)生的條件:泵浦、增益介質(zhì)、諧振腔、閥值條件6、激光器結(jié)構(gòu)及分類(lèi)第三節(jié)激光的基本物理性質(zhì)一、激光的方向性,度量方向的指標(biāo)有哪些:發(fā)散角空間立體角二、激光的高亮度三、激光的單色性線(xiàn)寬

2、的定義是什么?影響因素有哪些?介質(zhì)的均勻性諧振腔的類(lèi)型、腔長(zhǎng)泵浦方式工作的狀態(tài)四、激光的時(shí)間相干性和空間相干性什么是時(shí)間相干性和空間相干性相干長(zhǎng)度Lc=CΔttcΔυ=1橫向相干長(zhǎng)度第三節(jié)激光的基本物理性質(zhì)五、激光的縱模與橫模物理性質(zhì)每一個(gè)諧振頻率的振蕩,成為一個(gè)模式沿軸向傳播的振動(dòng)模式,稱(chēng)為軸向模式,簡(jiǎn)稱(chēng)軸?；蛘呖v模如何形成單模激光?橫模TEMmnq對(duì)稱(chēng)mnq軸向X向暗條紋數(shù)Y向暗條紋數(shù)縱模數(shù)旋轉(zhuǎn)圓周向暗條紋數(shù)徑向暗條紋數(shù)縱模數(shù)第四節(jié)高斯光束一、高斯光束的表達(dá)式束腰的定義…第四節(jié)高斯光束二、高斯光束的特性什么時(shí)候是平面波？什么時(shí)候匯聚/發(fā)散？三、高斯光束的

3、聚焦條件L>>f才有ω’=λf/πω，ω為透鏡前的束腰大小五、高斯光束的準(zhǔn)直倒置望遠(yuǎn)鏡第五節(jié)激光的穩(wěn)頻技術(shù)激光頻率變化的原因?溫度變化振動(dòng)大氣影響其他物理原因，如磁場(chǎng)、電場(chǎng)，力2為什么要穩(wěn)頻?波長(zhǎng)基準(zhǔn)3如何度量頻率穩(wěn)定?頻率穩(wěn)定度頻率再現(xiàn)性4穩(wěn)頻的種類(lèi):主動(dòng)被動(dòng)lamb下陷Zeeman效應(yīng)雙頻激光第六節(jié)激光調(diào)制技術(shù)一、光調(diào)制的基本概念幅值調(diào)制、強(qiáng)度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制內(nèi)/外調(diào)制二、電光調(diào)制電光效應(yīng)pockels效應(yīng)用途三、聲光調(diào)制彈光效應(yīng)，Bragg四、磁光調(diào)制:法拉第旋光效應(yīng)特點(diǎn)五、電源調(diào)制電源調(diào)制成直接調(diào)制六、干涉調(diào)制第二章激光干涉測(cè)量技術(shù)第一節(jié)激光

4、干涉測(cè)量長(zhǎng)度和位移—、干涉測(cè)長(zhǎng)的基本原理激光干涉的條件：頻率相同、相位差初始恒定、振動(dòng)方向相同（非正交）、小于波列長(zhǎng)度（Δτ≤1/Δυ）二、測(cè)量系統(tǒng)組成:激光干涉系統(tǒng)、條紋計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)和處理結(jié)果的電子機(jī)械系統(tǒng)光路布置原則條紋計(jì)數(shù)與判向原理三、干涉條紋對(duì)比度第三節(jié)激光外差干涉測(cè)量技術(shù)外差干涉儀的定義及原理：優(yōu)點(diǎn)：能力：電路靜態(tài)頻率：V1-V2動(dòng)態(tài)頻率：(V1-V2）±Δf為不失真,Δf≤1/3(V1-V2)所以對(duì)于一個(gè)雙頻激光干涉儀其最大的測(cè)量速度為:v≤λ/6(V1-V2)第四節(jié)激光全息干涉測(cè)量技術(shù)一、全息干涉基本原理記錄波前信息二、全息干涉測(cè)量技術(shù)實(shí)時(shí)法二次曝

5、光法時(shí)間平均法第五節(jié)激光散斑干涉測(cè)量技術(shù)什么散斑？散斑產(chǎn)生的條件：1）粗糙表面，h>λ產(chǎn)生均勻散斑2）必須有高相干光激光散斑干涉的特點(diǎn)ESPI定義及特點(diǎn)第六節(jié)激光光纖干涉測(cè)量技術(shù)其優(yōu)點(diǎn)是什么？分類(lèi)及各自特點(diǎn)邁克耳遜（Michelson）光纖干涉儀馬赫-澤德（Mach-Zehnder）光纖干涉儀薩格奈克(Sagnac)光纖干涉儀法布里-珀羅(Fabry-Perot)光纖干涉儀第七節(jié)激光多波長(zhǎng)干涉測(cè)長(zhǎng)技術(shù)無(wú)導(dǎo)軌絕對(duì)測(cè)量技術(shù)傳統(tǒng)技術(shù)的缺點(diǎn):需要導(dǎo)軌,計(jì)時(shí)從始態(tài)到終態(tài)全部過(guò)程,中間不允許掉電.計(jì)數(shù)時(shí)間長(zhǎng),測(cè)量長(zhǎng)度較大時(shí)耗時(shí)時(shí)間長(zhǎng),易受環(huán)境因素的影響無(wú)零位,增量式測(cè)量

6、,不能測(cè)量絕對(duì)位移小數(shù)重合法合成波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光線(xiàn)性調(diào)頻絕對(duì)距離干涉測(cè)量正弦調(diào)制半導(dǎo)體激光干涉測(cè)距第三章激光衍射測(cè)量技術(shù)第一節(jié)激光衍射測(cè)量原理衍射/繞射定義一、菲涅耳衍射和夫瑯和費(fèi)衍射兩者的區(qū)別:按光源、障礙物/衍射物，觀察屏三者之間的距離或位置二、單縫衍射測(cè)量單縫衍射特點(diǎn)及應(yīng)用三、圓孔衍射測(cè)量Airy斑第二節(jié)激光衍射測(cè)量方法常用的測(cè)量方法主要有：1、間隙測(cè)量法2、反射衍射測(cè)量法3、分離間隙法4、互補(bǔ)測(cè)屏法5、愛(ài)里斑測(cè)量法6、衍射頻譜檢測(cè)法第三節(jié)激光衍射測(cè)量的應(yīng)用應(yīng)用:傳感器、孔徑測(cè)量、形貌、振動(dòng)、折射率等光學(xué)接收器件的選擇與布置衍射級(jí)數(shù)的選擇一般2,3級(jí)條紋

7、計(jì)數(shù)越大(相對(duì)測(cè)量),越靈敏,但是強(qiáng)度變?nèi)豕怆娖骷叽缫话悴灰^(guò)條紋間距條紋移動(dòng)量不應(yīng)該超過(guò)器件的尺寸或者條紋間隔否則容易發(fā)生誤判第四章激光準(zhǔn)直及多自由度測(cè)量第一節(jié)準(zhǔn)直測(cè)量原理1）振幅/光強(qiáng)測(cè)量法:a．菲涅耳波帶片法b.位相板法c.雙光束法干涉測(cè)量法:1．楔形板干涉法2.雙頻激光干涉法3.光柵干涉法偏振測(cè)量法第二節(jié)激光準(zhǔn)直儀的組成主要組成(三部分):激光器光束準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)光電接收系統(tǒng)及處理電路部分激光器的選型及補(bǔ)償措施擴(kuò)束裝置的種類(lèi)及特點(diǎn):1）開(kāi)普勒式望遠(yuǎn)鏡2）伽利略式望遠(yuǎn)鏡3）組合式倒置望遠(yuǎn)鏡光電接收器件:a.硅光電池二分型四象限器(四分型)b.PSD一

8、維PSD二維PSDc.光電倍增管d.CCD第三節(jié)大氣