Two femtosecond pulses of high precision displacement detection method and device belongs to the field of gravitational wave detection, this method uses a pulse locking type bidirectional measurement system structure, will light power from four square distance attenuation function to square attenuation function, realize the ultra long distance dynamic displacement of hundreds of millions of kilometers scale detection, and by the light delay line scanning to achieve sub nanometer displacement detection sensitivity; the device comprises a measuring terminal, terminal measurement of femtosecond laser optical path, the measuring end balance of photoelectric detection unit, measuring end control unit, optical delay line scanning unit, the measured end of femtosecond laser, the measured end points of light, the measured end balance the photoelectric detection unit and the measured end control unit, measuring end and the measured end is relatively independent, to avoid the distant satellite real-time communication and high precision clock synchronization. Questions.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于引力波探测领域,主要涉及一种超远距离高精度飞秒激光脉冲位移探测方法及装置。
技术介绍
多年以来,引力波探测一直是世界各国的研究热点,引力波的探测是对广义相对论预言的直接验证,也是对其核心思想的直接检验,并且对探讨引力场的量子化和大统一模型、研究宇宙起源和演化具有重大意义。引力波的探测直接促成了引力波天文学的诞生,使得用引力波代替传统的电磁波手段观测宇宙成为可能,这可以为我们提供大量过去无法获得的信息,为人们进一步加深对宇宙的理解提供了新的途径。远距离精密位移探测是引力波探测的核心技术,目前的探测方法多基于激光干涉仪。美国的LIGO、德国的GEO600、意大利的VIRGO和日本的TAMA300等地面引力波探测器,测程可达几十公里;美国的LISA、欧洲的NGO等空间引力波探测器,测程可达数百万公里;中国和欧洲合作的ASTROD等深空引力波探测器测程将达到上亿公里,而其后续任务的测程更远,将在外太阳系尺度上展开精密位移探测。然而,在上述深空引力波探测任务中,由于测程遥远,以目前的光束整形技术,即使出射光的光束发散角仅为几个微弧度,在到达遥远的目标端时,光斑也将扩散得极其明显;再加上光路中不可避免的光学损耗,测距系统的回光功率与被测距离呈四次方关系剧烈衰减,系统最终探测到的回光能量仅为出射能量中很小的一部分。例如,空间引力波探测项目LISA中的系统回光能量仅为出射光能量的1/1010,ASTROD中的系统回 ...
【技术保护点】
一种双向飞秒脉冲高精度位移探测方法,其特征在于:该方法步骤如下:a、在测量端,由测量端飞秒激光器(8)发出的飞秒激光脉冲序列经过测量端分光光路(2)后分为两束,其中一束作为测量信号发射向遥远的被测端,另一束作为测量端参考信号由测量端平衡光电探测单元(7)进行探测;参考光的光程可以通过光延迟线扫描单元(1)进行调整;b、在被测端,由被测端飞秒激光器(6)发出的飞秒激光脉冲序列经过被测端分光光路(3)后分为两束,其中一束作为回光信号发射回遥远的测量端,另一束作为被测端参考信号,与被测端接收到的测量信号一同由被测端平衡光电探测单元(4)进行探测;对测量信号和被测端参考信号进行平衡光电探测后产生反馈信号,进而对被测端飞秒激光器(6)的腔长进行反馈控制,通过改变其脉冲重复频率,实现测量信号和被测端参考信号在时域的高精度重叠和锁定;c、在测量端,接收到的回光信号与测量端参考信号一同由测量端平衡光电探测单元(7)进行探测;对回光信号和测量端参考信号进行平衡光电探测后产生反馈信号,进而通过光延迟线扫描的方式对测量端的参考光程进行反馈控制,实现回光信号和测量端参考信号在时域的高精度重叠和锁定;d、在测量 ...
【技术特征摘要】
1.一种双向飞秒脉冲高精度位移探测方法,其特征在于:该方法步骤如下:
a、在测量端,由测量端飞秒激光器(8)发出的飞秒激光脉冲序列经过测量端分光光路(2)
后分为两束,其中一束作为测量信号发射向遥远的被测端,另一束作为测量端参考信号由测
量端平衡光电探测单元(7)进行探测;参考光的光程可以通过光延迟线扫描单元(1)进行调整;
b、在被测端,由被测端飞秒激光器(6)发出的飞秒激光脉冲序列经过被测端分光光路(3)
后分为两束,其中一束作为回光信号发射回遥远的测量端,另一束作为被测端参考信号,与
被测端接收到的测量信号一同由被测端平衡光电探测单元(4)进行探测;对测量信号和被测端
参考信号进行平衡光电探测后产生反馈信号,进而对被测端飞秒激光器(6)的腔长进行反馈控
制,通过改变其脉冲重复频率,实现测量信号和被测端参考信号在时域的高精度重叠和锁定;
c、在测量端,接收到的回光信号与测量端参考信号一同由测量端平衡光电探测单元(7)
进行探测;对回光信号和测量端参考信号进行平衡光电探测后产生反馈信号,进而通过光延
迟线扫描的方式对测量端的参考光程进行反馈控制,实现回光信号和测量端参考信号在时域
的高精度重叠和锁定;
d、在测量端,当回光信号和测量端参考信号已经锁定后,若测量端和被测端之间产生相
对位移,将导致回光信号和测量端参考信号在时域上产生偏差;测量端控制单元(9)控制光延
迟线扫描单元(1)改变参考光光程,使回光信号和测量端参考信号的脉冲序列重新锁定,则精
密位移台(11)产生的位移量即为被测位移量。
2.一种双向飞秒脉冲高精度位移探测装置,其测量端包括测量端飞秒激光器(8)、测量端
分光光路(2)、测量端平衡光电探测单元(7)、测量端控制单元(9)和光延迟线扫描单元(1);其
特征在于:在被测端设置了主动反射器,构成了脉冲时域锁定式双向测量结构;所述主动反
射器由被测端飞秒激光器(6)、被测端分光光路(3)、被测端平衡光电探测单元(4)和被测端控制
单元(5)组成...
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