第3章激光测试技术394962

1、2/ RS O2(a)O2(b)RS光束的发散角a）和立体角b）d/22 Beam radius at 100 m as a function of starting beam radius for a He-Ne laser at 632.8 nmtSQL12 /1110/71076. 7/激 光 器激 光 器M2M1P1212图3-3 迈克尔逊干涉仪1c/ctcL/1/ )/(/cccLcccLL /dRbC/2/ bRdC观察屏2bPZS1S2S0S0S0”RBd图3-4 杨氏双缝干涉实验示意图2/qnl )2/( nlcql图3-5 谐振腔中的驻波c/2nl阈值a)b)图图3-6 3-

2、6 纵模的频谱分布及增纵模的频谱分布及增益特性益特性图图3-7 激光的各种横模激光的各种横模 a) TEM00 b) TEM10 c) TEM13 d) TEM11 e) TEM00 f) TEM03 g) TEM10 轴对称轴对称旋转对称旋转对称 TEM00 TEM01 TEM10 TEM11 TEM02xzy0(z)图3-8 高斯光束)(j)(2(jexp)()(exp)(),(222220zzzRyxKzyxzAzyxE2122001)(zz 2201)(zzzR 20)(zarctgz 20200exp)0 ,(AyxE222yx )(j)(2(j22zzzRyxKexp2201)(z

3、zzR20)(zarctgz )(/222zexp1)()(1 )(20220220202zzzzzz/200z0202000) /( 1 )(zzzzR)(j)(2 jexp)()(exp)(),(000220222000zzzRyxKzyxzAzyxE高斯光束电矢量分布z(z1)R(z1)(z2)R(z2) 电矢量电矢量E的的振幅值与振幅值与z = 0处相仿，中心部分最强，处相仿，中心部分最强，同时按高斯函数形式向外逐渐减弱，此时光斑尺寸为同时按高斯函数形式向外逐渐减弱，此时光斑尺寸为: 从上式可知，在从上式可知，在 z = 0 处的光斑尺寸最小，该点的处的光斑尺寸最小，该点的光斑尺寸光斑

4、尺寸0为束腰尺寸，而为束腰尺寸，而(z) 随随 z 增大，表示光束增大，表示光束逐渐发散。逐渐发散。)(j)(2 jexp)()(exp)(),(000220222000zzzRyxKzyxzAzyxE040222000211)( zz高斯光束电矢量分布z(z1)R(z1)(z2)R(z2)2122402022)(22zzdzzd0/22)/(1 )(20zzzzR .002)(z02/200z002)(z/22200 z212200)(1 )(zlimzzlimzz02002122020)(1zlimz)(2()(),(222020zexpzAzI20202020)/(1)(), 0(zzA

5、zAzI)(212),(2000IdzIp)(jjexp)(j)(12jexp)(),(220zzzzRKzAzyxE)(j)(1)(12zzRzq)(jjexp)(j)(12jexp)(),(220zzzzRKzAzyxE)(jjexp)(2jexp)(),(20zzzqKzAzyxE)0()0(1120jRq 200jq zqzjzq020)(作业作业:推导此式推导此式) = fRR111入射球面波入射球面波M，经，经过薄透镜后将转变过薄透镜后将转变成球面波成球面波M，有，有 fzqfRRzq1)(11j1j1)( 122DCqBAqq112DBCAMDCqBAqqn00121MMMMDC

6、BAMnn 2000)(jqqlqAq0)(fAqBq1)(1)(1)() (0lBqq22022)()(flfflfl再考虑到再考虑到 解得解得)(0R2202220201111fflfl 当当 l f 时，有时，有)(11220222020Afffl目前已开发出并投放市场的目前已开发出并投放市场的LD的波段有：的波段有：370nm、390nm405nm、430nm、473nm532nm、593nm635nm、650nm、670nm780nm808nm、850nm980nm1310nm、1550nm等。)/()/(112120ff)/(3220f1212023/)/(fff4324 0111

7、RRfR1213440ff121404222ff10022MffM101101124022)(0jrJeEz222k222ryxDDZmaxtan2 1432测量水平：测量水平：机翼长度约机翼长度约61m，其所有部件，如，其所有部件，如机翼前缘的对准标准不确定度小于机翼前缘的对准标准不确定度小于0.13mm，整个机翼装配合成标准不，整个机翼装配合成标准不确定度为确定度为0.76mm。可以以。可以以0.025mm的不确定度探测激光束的位置。的不确定度探测激光束的位置。 美国美国Michigan University 0.5m范围内的测试范围内的测试分辨力：分辨力：线位移为线位移为2m，角位移角位

8、移为为0.05，但滚转角分辨但滚转角分辨力较低。力较低。 日本日本Nihon University和和Sophia University /111fvvvfvvvvvf 1fvvvfTvvTvvTTv)(222 )(22fvvvTvvvvf 2fvvvfS1S2v2Dv2T 21fvvvvf12ttNfsyDOK 系系K 系系O xxys1s2r1r2vcrt111crt222yDOK 系系K 系系O xxys1s2r1r2vcos)(1212ttvrr12tt cos)(1212ttcvcrtcvttNNfDcos1)(1212221212/1cvttttcvttcvNfDcos1) (/1

9、122212ttNfssDfvcvcfcos22cvttcos1)(1212sDfvcvcfsDfcvf221为什么？为什么？sDfcvf 1ncvffs/cos122n，并并将将v 换换成成纵纵向向分分量量vcos 1、vcos 2，则则微微粒粒Q 所所接接收收到到的的光光频频率率分分别别为：为：L12vQDSRncvffs/cos111)cos(cos/1212sfncvfffcos20nvf fnvcos20ftAAAAkti2cos221)(212221Q图3-37 管道水流多普勒测速原理示意图=1412v16mm探测器探测器数据处理数据处理 流体流体探测器探测器 显微物镜显微物镜 观察目镜观察目镜激光器激光器图3-38 激光多普勒显微镜照明光源照明光源)(22mmm)(2mmfcctL2/mf 为调制频率为调制频率 为调制波长为调制波长(ATP，Acquisition, Tracking , Pointing捕获、跟踪、瞄准捕获、跟踪、瞄准)()(2mmLmmLs)()(