基于光学偏振控制的散粒噪声极限微振动光学测量方法

摘要：

物体微振动信号测量在磁场、建筑、生物成像及航空航天等方面具有重要的应用价值.但是,物体微振动产生的弱反射光不仅极其微弱,易受到探测距离、雨雾气等环境因素的干扰,而且低频振动的振动形式多变,易受到经典噪声影响,难以实现极端微弱反射光条件下的振动信号测量.针对以上问题,文中采用光学偏振控制方法,对信号光与本振光的偏振性进行控制,以减少光学噪声的干扰;采用平衡外差探测,将低频直流信号转变为高频交流信号,避免信号被噪声湮没的同时,克服了光电流共模噪声的影响.在赫兹(～10 Hz)频段,探测器的噪声水平达到了散粒噪声极限,并实现了阿瓦量级反射光条件下的微振动信号测量,测得的物体微振动振幅为 11.44 nm,A类标准不确定度为 0.25 nm,合成不确定度为 0.34 nm,测量精度为±0.75 nm.该方案不仅为微弱多普勒频率测量、振动检测等测量领域的研究提供了实验支持,在弱反光、长距离、雨雾天气等复杂测量环境也具有广阔的应用前景.

关键词：微振动、弱反射光、偏振控制、散粒噪声极限、平衡外差探测

所属期刊栏目：52

分类号：O431(光学)

在线出版日期：2023-10-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：257-267