高速時分割変調を用いた2波長型半導体レーザ干渉計に関する研究

高速时分调制双波长半导体激光干涉仪研究

• 批准号: 08750508
• 负责人: 鈴木 孝昌
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750508/
• 关键词: 半導体レーザ干渉計; 2波長型干渉計; 時分割変調; フィードバック

単一の半導体レーザを用いる時分割2波長型干渉計の測定精度を向上させるため、注入電流の切り替え周期を短くした高速時分割変調方式、フィードバック制御による外乱除去および実時間信号処理方式について検討し、以下の結果が得られた。1.半導体レーザの発振波長をステップ的に高速に切り替えた場合、すなわち高速時分割変調した場合、半導体レーザの応答が遅く、正確な位相変調が得られないことがわかった。この点について、アリゾナ大学のJ.E.Greivenkamp博士と相談した結果、発振波長の切り替えをステップ的にではなく正弦波的に行う方式が有効ではないかとの結論に達した。今後この方式について、詳しく検討していく予定である。2.時分割変調によって得られる干渉信号と、通常の干渉信号とを比較したところ、高速時分割変調では、波長変調効率が著しく低下することがわかった。この対策として、高速時分割変調下での波長変調効率の評価方法を提案し、その有効性を実験的に明らかにした。3.時分割変調によって得られた不連続な干渉信号を連続化するための信号処理方式を検討し、連続化に伴う誤差解析を行った。その結果、実時間処理を行うためには、電子回路を用いたサンプル・ホールド処理が有効であることを示した。また、距離測定は、各波長に対応した干渉信号間の位相差に比例するため、連続化に伴う誤差はほとんど無視できることがわかった。4.時分割変調により、同時に得られた2つの干渉信号から、被検面の位相を求めるための信号処理方式を理論、回路方式の両面から検討した。その結果、自己相関関数を用いる方法が簡単で、実時間処理にも向いていることがわかった。5.測定に当たっては、フィードバックによる外乱の除去を行い、測定精度向上が図れることを確認した。

为了提高使用单半导体激光器的时分双波长干涉仪的测量精度，我们研究了一种高速时分调制方法，该方法缩短了注入电流的切换周期，利用反馈控制消除干扰，以及实时信号处理方法，得到了以下结果。 1、发现当半导体激光器的振荡波长阶梯式快速切换时，即进行高速时分调制时，半导体激光器的响应速度慢，无法获得精确的相位调制。在就此问题咨询了亚利桑那大学的 J.E. Greivenkamp 博士后，他们得出的结论是，一种有效的方法是以正弦方式而不是步进方式切换振荡波长。我们计划将来详细研究这种方法。 2、将时分调制得到的干涉信号与正常干涉信号进行比较，发现高速时分调制时波长调制效率明显下降。作为这一问题的对策，我们提出了一种评估高速时分调制下波长调制效率的方法，并通过实验证明了其有效性。 3.研究了一种对时分调制得到的不连续干扰信号进行连续化的信号处理方法，并分析了连续化带来的误差。结果表明，使用电子电路的采样保持处理对于实时处理是有效的。此外，由于距离测量与对应于每个波长的干涉信号之间的相位差成正比，因此发现与连续化相关的误差几乎可以忽略。 4.从理论和电路方面研究了一种通过时分调制同时获得的两个干涉信号来确定测试表面相位的信号处理方法。结果发现，使用自相关函数的方法简单且适合实时处理。 5、测量过程中，证实通过反馈消除了干扰，提高了测量精度。