第8章 相干检测方法与系统

8.4.3光外差检测条件 8.4.3光外差检测条件
信号光波和本征光波必须具有相同的模式结构. 信号光和本振光束在光混频面上必须相互重合. 信号光波和本振光波的能流矢量必须尽可能保持 同一方. 在传播方向一致的情况下,两束光的波前面还必 须曲率匹配,即或者是平面,或者有相同曲率的 曲面. 在上述条件都得到满足时,有效的光混频还要求 两光波必须同偏振,因为在光混频面上它们是矢 量相加.
I ( x, y ) = a + a + 2a1a2 cos[ωt + ( x, y )]
2 1 2 2
ω = 0 ω ≠ 0
外差干涉
差动干涉仪
8.1.2 干涉测量技术中的 调制和解调
光调制器能使光载波的特征参量随被测信 号的变化而变化,成为调制光 .
8.2 基本干涉系统及应用
8.2.1典型的双光束干涉系统
光学多普勒效应示意图
8.4.5光外差检测方法与应用 8.4.5光外差检测方法与应用
1.直接频率调制的外差检测
–迈克尔逊干涉仪 –双频切换干涉法 –线性扫描调频干涉法
零差检测和超外差检测
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–迈克尔逊(Michelson)干涉仪,马赫-泽德 (Mach-Zehnder)干涉仪,萨纳克(Sagnac)干涉仪, 杨氏(Yong's)双缝干涉装置等
8.2.2 多光束干涉系统
利用多光束干涉原理的多光束干涉仪由于 具有干涉条纹细锐,分辨率高等特点 .
– F-P干涉仪
8.2.3光纤干涉仪 8.2.3光纤干涉仪
= 2π
λ0
( L n + nL )
8.3.2 同频相干信号的检测方法
1. 干涉条纹光强检测法 2.干涉条纹比较法 3.干涉条纹跟踪法
8.4光外差检测方法与系统 8.4光外差检测方法与系统
8.4.1光外差检测原理
8.4.2 光外差检测的特性
1.探测能力强 2.高的转换增益 3.良好的滤波性能 4.小的信噪比损失 5.光电探测器的外差检测极限灵敏度 6.良好的空间和偏振鉴别能力 7.稳定性和可靠性
光纤干涉仪的几种基本型式由上述几种干 涉仪变化而形成. 由于光纤具有径细,可挠曲性好,抗电磁 干扰能力强,可以进行远距离传送,以及 适用于易燃,易爆等复杂环境下工作等独 特特点 .
8.3 同频率相干信号的相位调制 与检测ห้องสมุดไป่ตู้法
当两束相干光束的频率相同时,若被测量 变化使相干光波的相位发生变化,再通过 干涉作用把光波相位的变化变换为干涉条 纹的强度的变化,这个过程称为单频光波 的相位调制. 8.3.1 相位调制与检测的原理
1.光外差检测的空间条件 2.光外差检测的频率条件 3.光外差检测的偏振条件
8.4.4光外差检测的调频方法 8.4.4光外差检测的调频方法
1.直接光频调制
–塞曼效应(磁光调制)激光频移 –半导体激光器的直接频率调制 –机械直接光频调制
2.外光频调制
–旋转波片(偏振调制)法 –声光效应法 –旋转光栅法 –多普勒频移法 –萨古纳克效应和转动差频
第8章 相干检测方法与系统
相干检测就是利用光的相干性对光载波 所携带的信息信号进行检测和处理,它 只有采用相干性好的激光器作为光源才 能实现. 干涉测量技术
8.1 相干检测的基本原理
8.1.1光学干涉和干涉测量 光学干涉和干涉测量
E1 ( x, y ) = a1 exp{ j[ω1t + 1 ( x, y )]} E2 ( x, y ) = a2 exp{ j[ω 2t + 2 ( x, y )]}