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在双频激光拍波绝对距离干涉测量中,合成波长作为测量的“标尺”,其量值大小及其稳定性对测量精度有很大影响。由于合成波长与双频激光的频差成反比,频差越大,合成波长越小,测量精度越高,因此,在绝对距离干涉测量中需要采用频差达几GHz、几十GHz、甚至几百GHz以上的大频差双频激光器作为光源。然而,这种双频激光器如此大的频差很难直接测量,也就很难获得双频激光拍波合成波长的量值大小。由于在进行绝对距离干涉测量之前,要求准确获知合成波长的量值,因此,开展大频差双频激光拍波合成波长标定方法研究很有必要,这在绝对距离干涉测量领域占有极其重要的地位。 本论文在分析合成波长标定原理的基础上,设计了一种采用超外差干涉测量技术的大频差双频激光拍波合成波长的标定方法,并从理论上分析了该方法的可行性。论文的主要内容包括以下几部分: 第一,概述了激光绝对距离干涉测量技术的应用、研究现状与发展趋势,确定了本论文的研究内容及设计要求。 第二,简要分析了激光干涉测量的基本原理,包括激光拍波干涉原理和超外差干涉测量原理。重点分析了双频激光拍波绝对距离干涉测量的基本原理和方法。 第三,对双频激光拍波合成波长的标定原理和方法进行了推导和详细分析,并设计了基于超外差绝对距离干涉测量原理的合成波长标定系统。该标定系统的主要组成部分包括双频激光源、光隔离器、声光调制器、位移测量仪、偏振分光棱镜、光电探测器、信号处理电路和相位计等。对各个器件的选择依据、主要技术指标及其在系统中的作用等都进行了详细的分析与说明。 第四,对合成波长标定系统的误差来源及标定不确定度进行了分析,利用Matlab软件对标定不确定度进行了数值分析计算。在此基础上对标定方法进行了改进,对改进后获得的标定不确定度进行了理论分析,并与改进前所获得的标定不确定度进行了对比。分析结果表明:采用改进的标定方法,当合成波长等于2mm时,标定不确定度优于11.5nm,可以满足双频激光超外差绝对距离干涉测量的要求。 最后,设计了一种基于光学频率梳的双频激光拍波合成波长标定方案,并对该标定方案的可行性进行了分析。 综上所述,本论文所研究的双频激光拍波合成波长标定方法是可行的,研究结果具有重要的参考价值,为今后进一步研究合成波长标定技术及绝对距离干涉测量技术奠定了坚实的基础。