基于多频激光碘分子频标偏频锁定的超外差与外差结合式激光测距方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61675058
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    杨宏兴
  • 依托单位：
    哈尔滨工业大学
  • 学科分类：
    F0506.激光
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

A high relative measurement precision up to 10^(-8) order will be urgent needed in future large scientific facilities and equipment manufacturing industry, in order to meet this demand, a laser range finding based on super-heterodyne and heterodyne detection method is put forward to solve the problems that limiting the measurement precision. Firstly, high stability multi-frequency generating method is proposed to trace the synthetic wavelength to iodine molecular optical frequency standard, and obtain the anti-vibration ability, modulation free capability and high frequency stability up to 10^(-8) order. Secondly, a laser range finding based on mixing heterodyne and super-heterodyne interferometry is proposed to combine the advantage of large measurement range and high measurement precision together. Thirdly, an interferometer with frequency aliasing is designed to eliminate the light leakage and aliasing caused by non-ideal characteristics of optical devices and laser polarization state, and then eliminated the nonlinear error. At last, synthesize the methods above and realize a new measurement method and equipment with the characteristics of large scale and ultra-precision.
本课题针对未来重大科学装置，航空航天装备等在几十米测量范围内高达10^(-8)量级的相对测量精度需求，研究基于多频激光碘分子频标偏频锁定的超外差与外差结合式激光测距方法，解决影响测量精度的关键问题。首先，提出一种基于碘分子频标锁定的多频激光产生方法，将测距等效合成波长溯源到碘分子光频标，打破现有稳频方法在激光输出频率稳定度和功率上的壁垒，得到无频率调制、抗振动能力强的多频激光，其等效合成波长的长期频率稳定度稳定在10^(-8)以上；其次，提出外差与超外差结合式激光测距方法，将外差干涉测量模型和超外差探测模型相结合，解决超短等效合成波长的超高频率探测固有缺点，将超外差测量精度高与外差测量范围大的优点完美结合，然后，提出基于光束空间分离的绝对距离干涉方法，建立空间分离型多频激光干涉误差模型，从原理和技术上消除多频激光混叠误差；最后，有机融合上述方法，形成几十米范围内的高精度激光测距装置。

结项摘要

本课题针对未来重大科学装置，航空航天装备等在几十米测量范围内高达0.01ppm量级的相对测量精度需求，研究基于多频激光碘分子频标偏频锁定的超外差与外差结合式激光测距方法，解决影响测量精度的关键问题。主要完成工作如下：.(1) 提出一种基于碘分子频标偏频锁定的多频激光产生方法，建立了新的高频率稳定度等效合成波长产生模型，研制成功基于弱耦合水冷的稳频激光器，经中国计量院测试，激光频率不确定度达到0.11ppb(k=2)，超过Zygo等国际顶级干涉仪一个数量级（频率不确定度0.01ppm）。.(2) 提出一种基于外差与超外差结合式激光测距方法，建立了超外差与外差多合成波长结合式绝对距离测量模型，揭示了相位测距误差影响因素及影响机理，研制成功大尺度高精度激光测距装置，其100m之内测量精度优于U99=0.06μm +0.03μm/m×L（k=2）。.(3) 提出一种基于光束空间分离的多频抗混叠干涉方法，建立适应于多频率混合的绝对距离测量抗混叠干涉理论，设计多频率干涉参考光和测量光的空间分离光路和高精度干涉信号相差测量技术，从原理和技术上消除激光混叠、泄露等造成的非线性周期误差和相位漂移误差，实验证明所设计的干涉镜租非线性误差抑制在0.0018o以内；.本项目所研制的稳频激光器与干涉信号处理卡用于中国计量科学研究院建立的我国首套量子化质量基准装置，支撑普朗克常数的精确测量和质量单位的量子化（2012年Nature期刊列举的世界六大科学难题之一），该装置中应用和集成了6台套稳频激光器。解决了质量基准装置的亚纳米级线圈位移测量的难题，在量子化质量基准中国方案的实施中起到了关键作用，推动我国成为首批成功参加千克复现国际比对的六个国家之一。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（10）
Ultrastable offset-locked frequency-stabilized heterodyne laser source with water cooling
带水冷的超稳定偏移锁定稳频外差激光源
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Applied Optics
  • 影响因子：
    1.9
  • 作者：
    Hongxing Yang;Ruitao Yang;Pengcheng Hu;Jiubin Tan
  • 通讯作者：
    Jiubin Tan
Nonlinear Errors Resulting from Ghost Reflection and Its Coupling with Optical Mixing in Heterodyne Laser Interferometers.
外差激光干涉仪中鬼反射引起的非线性误差及其与光混频的耦合
  • DOI：
    10.3390/s18030758
  • 发表时间：
    2018-03-02
  • 期刊：
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Fu H;Wang Y;Hu P;Tan J;Fan Z
  • 通讯作者：
    Fan Z
Design for a Highly Stable Laser Source Based on the Error Model of High-Speed High-Resolution Heterodyne Interferometers
基于高速高分辨率外差干涉仪误差模型的高稳定激光源设计
  • DOI：
    10.3390/s20041083
  • 发表时间：
    2020-02
  • 期刊：
    Sensors
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Hongxing Yang;Ziqi Yin;Ruitao Yang;Pengcheng Hu;Jing Li;Jiubin Tan
  • 通讯作者：
    Jiubin Tan
High stable remote photoelectric receiver for interferometry
用于干涉测量的高稳定远程光电接收器
  • DOI：
    10.1063/1.4978341
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Review of Scientific Instruments
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Yang Hongxing;Zhu Pengfei;Tan Jiubin;Hu Pengcheng;Fan Zhigang
  • 通讯作者：
    Fan Zhigang
Real-time compensation of nonlinearity in heterodyne interferometers based on quadrature demodulation and extremum operation
基于正交解调和极值运算的外差干涉仪非线性实时补偿
  • DOI：
    10.1117/1.oe.59.4.044101
  • 发表时间：
    2020-04-01
  • 期刊：
    OPTICAL ENGINEERING
  • 影响因子：
    1.3
  • 作者：
    Fu, Haijin;Wang, Yue;Tan, Jiubin
  • 通讯作者：
    Tan, Jiubin

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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    胡鹏程;杨宏兴;梅健挺
  • 通讯作者：
    梅健挺

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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