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資訊信息

一篇文章讓你了解為什么我們的激光測振儀不需要貼反光貼

2023-09-18
428
摯感(蘇州)光子科技有限公司

一、空間光干涉和光纖(光波導)耦合

目前市面上的激光多普勒測振儀使用的光路耦合技術主要有以下兩種:空間光干涉(耦合)及光纖(光波導)耦合。早期絕大多數的激光多普勒測振儀都是使用空間光干涉技術,后來為了提高耦合效率,一些高端的激光測振產品也使用了光纖耦合的技術,但是氦氖激光器耦合到光纖會有一定的光功率損耗,而摯感光子設計了高效的光耦合波導芯片(光波導耦合技術),從設計原理上提高了光路耦合的效率。

空間光干涉技術的原理如圖1所示,其本質是使空間中的物光與參考光直接耦合,進而再進行干涉及光路處理,因此空間光干涉效率n其數學表達式為:

        

|干涉光功率-參考光功率|/參考光功率,干涉光為物光與參考光的干涉結果。

其中E0為物光功率,Er為參考光功率。

圖1 空間光干涉原理示意圖

光纖(光波導)耦合的原理如圖2所示,其本質是空間光先在光纖/波導口處進行整形,然后再進行干涉,光纖(光波導)耦合效率n其數學表達式為:              

其中E0為物光功率,Ef單模光纖模場中光功率。

光纖(光波導)耦合原理示意圖

二、仿真計算分析

        ?模型假設:

1)二維簡化模型如上圖所示,仿真光路中省略所有的BS(分光棱鏡)。

2)3um高斯光源,優化為5m處光斑最小,反射得到的物光E0(經F28透鏡聚焦)完全一致。

3)被測物表面為σ=0.5um、correlation length=0.8um的粗糙隨機表面,結果作蒙特卡洛平均。

4)光纖(光波導)耦合中假設耦合進光纖的光100%干涉

?結果對比分析

圖3 兩種光耦合技術耦合效率對比結果圖

由圖3可知,橫坐標為傳播距離,即物體與透鏡之間的距離,縱坐標為耦合效率。在應用景深范圍內,光纖耦合效率最大值為92.656%,空間光干涉效率最大值為22.949%,其4.5~5.5m段平均值13.820%。結果表明,光纖耦合效率最大值相比于空間光干涉效率提升約5.7倍。


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