[发明专利]一种双声光调制相位共轭外差探测装置

摘要

一种双声光调制相位共轭外差探测装置，主要特点是能高效利用光能，适合于微弱信号测量，可获得微振动的振动及频谱，可利用索列尔‑巴比涅相位补偿器获得微振动的振幅产生的相位；利用参考光路和测量光路相比较，大大地降低了因环境因素变化产生的共模噪声，提高了测量精度；利用光折变晶体产生的具有相位补偿特性的相位共轭光，消除了被测物体表面产生的“斑纹噪音”，被测物体的表面由近似于镜面扩大到比较粗糙的表面；利用双声光调制器获得了相互垂直的两束正交偏振光，消除声光调制器光强调制的影响，易于实现振幅的高精度的测量；双声光调制器的拍频为中频差，实现了低频信号在射频范围的处理，消除了低频噪声的干扰。

主权项

1.一种双声光调制相位共轭外差探测装置，其特征在于：包括产生两束相互垂直的正交偏振光装置、相位参考装置、微振动振幅相位测量装置、以及数据采集与处理显示装置；所述的微振动振幅相位测量装置，由一个扩束器(14)，两个偏振分光器，即第一偏振分光器(15)、第二偏振分光器(24)，三个偏振转换器，即第一偏振转换器(16)、第二偏振转换器(22)和第三偏振转换器(25)，两个双凸透镜，即第一双凸透镜(19)和第二双凸透镜(27)，第二检偏器(18)，一个半波片(23)，一个全反射装置(17)，第二光电探测器(20)及一个光折变晶体(28)组成；其中：●所述的产生两束相互垂直的正交偏振光装置，包含一个激光器(1)，一个第三偏振光分光器(2)，两个全反射直角棱镜，即第一全反射直角棱镜(3)和第二全反射直角棱镜(6)，两个驱动频率分别为f1和f2的声光调制器，即第一声光调制器(4)和第二声光调制器(5)及一个偏振合光器(7)；●所述的相位参考装置，包含一个分光器(8)、第一检偏器(9)、第三双凸透镜(10)及第一光电探测器(11)；●所述的数据采集和处理装置，包含两个带通滤波器，即第一带通滤波器(12)和第二带通滤波器(21)，一个双通道16位示波器卡(13)及一套计算机系统(29)；●由激光器(1)发出的激光束经第三偏振光分光器(2)分成两束线偏振光：一束为p光，另一束为s光，p光通过第一全反射直角棱镜(3)进入驱动频率为f1的第一声光调制器(4)，s光通过驱动频率为f2的第二声光调制器(5)后，分别产生两个0级衍射光和两个+1级衍射光，驱动频率为f2的第二声光调制器(5)的+1级衍射光经过第二全反射直角棱镜(6)和驱动频率为f1的第一声光调制器(4)的+1级衍射光进入偏振合光器(7)，合成光束通过分光器(8)的透射光束经过第一检偏器(9)之后，通过第三双凸透镜(10)在第一光电探测器(11)的光敏面上发生干涉，并转换为拍频为中频差的电信号，所述中频差的电信号作为系统的相位参考信号，经第一带通滤波器(12)滤波，进入双通道16位示波器卡(13)变为数字信号；合成光束通过分光器(8)的反射光束通过扩束器(14)之后，进入第一偏振分光器(15)，其中s光被反射并通过第一偏振转换器(16)到达可调反射度的全反射装置(17)之后被全反射，该反射光再一次通过第一偏振转换器(16)变为p光，并透过第一偏振分光器(15)和第二检偏器(18)之后，由第一双凸透镜(19)聚焦在第二光电探测器(20)的光敏面上；透过第一偏振分光器(15)的p光通过第二偏振转换器(22)和半波片(23)之后仍为p光，并透过第二偏振分光器(24)，之后通过第三偏振转换器(25)到达被测物体(26)表面被全反射，该反射光携带“斑纹噪音”再一次通过偏振转换器(25)变为s光被第二偏振分光器(24)反射，通过第二双凸透镜(27)之后汇聚到光折变晶体(28)上，由光折变晶体(28)产生的相位共轭光，被第二双凸透镜(27)准直后被第二偏振分光器(24)再一次反射，并透过第三偏振转换器(25)到达被测物体(26)表面被全反射，反射回来的相位共轭光经过第三偏振转换器(25)后变为p光，并通过第二偏振分光器(24)、半波片(23)和第二偏振转换器(22)之后变为s光，被第一偏振分光器(15)反射并通过第二检偏器(18)由第一双凸透镜(19)聚焦在第二光电探测器(20)的光敏面上，与之前到达光电探测器(20)的光敏面上的p光发生干涉，并转换为拍频为中频差的电信号，所述中频差的电信号作为系统的测量信号，经第二带通滤波器(21)滤波，进入双通道16位示波器卡(13)变为数字信号；所述数字信号经过计算机系统(29)对参考信号和测量信号数据的处理，获得微振动信号的振幅、频谱值。