窄譜光干涉測速系統(tǒng)及其優(yōu)化設計

袁濤+陳抱雪+劉林

摘要： 提出并優(yōu)化設計了一種結合光波導諧振技術的窄譜干涉的測速（或測長）技術及其系統(tǒng)，該技術兼有白光干涉的絕對測量和單色光干涉響應多普勒頻移的特點。工作光波由分布式反饋激光器經(jīng)雙環(huán)石英波導諧振后提供，兩支同源窄帶光經(jīng)多普勒頻移后疊加干涉，干涉結果包含了速度信息。優(yōu)化設計采用了多目標優(yōu)化SPEA2算法，數(shù)值仿真結果顯示，系統(tǒng)可以達到0.01 mm/s速度變動的測試響應。

關鍵詞： 光波導技術； 環(huán)形波導諧振； 窄譜干涉； Pareto進化算法； 多普勒頻移

中圖分類號： TN 252 文獻標志碼： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2016.05.016

文章編號： 1005-5630（2016）05-0461-05

引 言

隨著“中國制造2025”國家戰(zhàn)略的推進，智能制造技術已成為重要的創(chuàng)新焦點。智能制造的發(fā)展重點關注八類核心技術及其關聯(lián)設備，包括工業(yè)現(xiàn)場的新型傳感技術及其系統(tǒng)[1-2]。有關機床精密加工的實時測長，涉及的精密光學傳感監(jiān)測技術包括雙頻單色光的外差干涉和白光干涉。雙頻單色光干涉采用譜線極細的氣體激光器，該激光器體積大、光路穩(wěn)定性要求很高。作為絕對測量的白光干涉[3]的相干長度在微米量級，實測的動態(tài)范圍過小。為了改善光源體積和動態(tài)范圍問題，本工作研究一種新的方法，提出并優(yōu)化設計一種結合光波導諧振技術的窄譜干涉的測速（或測長）技術及其系統(tǒng)，工作光波由分布式反饋激光經(jīng)雙環(huán)石英波導諧振后提供，光源系統(tǒng)結構緊湊穩(wěn)定，相干長度可達米量級。優(yōu)化設計及其數(shù)值仿真結果顯示，本系統(tǒng)可以達到0.01 mm/s速度變動的測試響應。……