基于光纤双波干涉的台阶高度在线高精度测量研究-论文.pdf

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1、光电子·激光第25卷第9期2014年9月JournalofOptoelectronics·LaserVo1．25No．9September2014基于光纤双波干涉的台阶高度在线高精度测量研究马森，谢芳，王韵致，陈亮(北京交通大学理学院物理系光电检测研究所，北京100044)摘要：提出一种基于双波干涉的台阶高度光纤在线干涉测量系统。利用光纤光栅(FBG)只反射布拉格波长的特性，使两个波长同时并独立地工作于同一个光纤干涉测量系统中，每个波长的干涉信号分别并同时被探测，将测量量程扩大为半合成波波长。利用反馈电路补

2、偿环境干扰对光纤干涉测量系统的影响，使光纤干涉测量系统适合于在线测量。本光纤干涉测量系统可测量的最大台阶高度达1mm，测量分辨率小于1nm。关键词：光纤测量；干涉测量；台阶高度测量；在线测量中图分类号：TP212．14文献标识码：A文章编号：1005—0086(2014)09—1749—05Highprecisionon-linemeasurementofstepheightbasedonfiberdual-wavelengthinterferometryMASen，XIEFang，WANGYun-zhi，

3、CHENLiang(LaboratoryforOpticalInformationScienceandTechnology，DepartmentofPhysits，SchoolofScience，BeiingJiao—tongUniversity，Beijing100044，China)Abstract：Anopticalfiberdual-wavelengthinterferometricsystem，whichissuitableforon-linemeasure—mentofstepheightswi

4、thNghprecisionandwithouttheneedofeachwavelengthworkingindividuallyinsequencetoperformthemeasurement，isproposed．ByemployingthecharacteristicofafiberBragggrat—ingofreflectingBraggwavelength，twodifferentwavelengthsareworkingsimultaneouslyandindepend—entlyinth

5、esameopticalfiberinterferometricsystem，andtWOinterferometricsignalsofeachwavelengthcanbedetectedsimultaneouslyandrespectively乃emeasurementrangeisexpandedtohalfofasyn-theticwavelength．Thesystemisstabilizedbyafeedbackloopwhichcompensatestheinfluenceinducedby

6、theenvironmentaldisturbances，andthusthesystemiSrobustenoughforon-linemeasurement．Thesystemiscapableofmeasuringstepheightsaslargeas1In／nandthemeasurementresolutionislessthan1帆Keywords：opticalfibermeasurement；interferometry；stepheightmeasurement；on-linemeasu

7、rement测量。双波长干涉测量技术_2和多波长干涉测1引言量技术l_8]可将测量量程扩大至mm量级，远远在微电子、微机电系统(MEMS)、平板显示和大于半波长。光伏电池等领域，通常会出现很多高度差从几m几乎所有报道的多波长测量技术都是每个波到1mm的台阶结构，为了得到高质量的产品，需长依次地在测量系统中工作，通常解调每个波长要对这些台阶高度进行高精度在线测量。由于传的干涉信号的相位，依据这些相位计算出高度大统的单波长干涉测量技术的干涉信号存在相位模于半波长的台阶高度，这些方法测量步骤繁多，计糊的问题[】]

8、，不能对大于半波长的台阶高度进行算程序复杂；而且如果每个波长的干涉信号的相E-n~dl：fxie@bjtu．edu．cn收稿日期：2014—06—10修订日期：2014-07-22基金项目：国家自然科学基金(5O975O22)和北京市自然科学基金(3132o33)资助项目光电字·嫩光生箜鲞移测量存在误差，最终测量结果中的误差将被多抗干扰性，适合在线测量。倍放大。本文提出一种高稳定的光纤双波干涉测量系统，两个激光器