《飛秒雷射頻率梳絕對距離測量技術》是2021年電子工業出版社出版的圖書，作者是宋有建。
基本介紹
- 中文名：飛秒雷射頻率梳絕對距離測量技術
- 作者：宋有建
- 出版時間：2021年
- 出版社：電子工業出版社
- 頁數：312 頁
- ISBN：9787121375484
- 類別：工業技術
- 定價：128 元
- 開本：16 開
內容簡介,作者簡介,目 錄,
內容簡介
本書介紹飛秒雷射、光學頻率梳精密測距技術的基本原理與前沿進展。全書共11章。主要內容包括：長度測量的基礎知識與雷射測距技術、飛秒雷射脈衝與光學頻率梳原理、飛秒雷射脈衝飛行時間距離測量、飛秒雷射頻率梳合成波長測距技術、雙光梳距離測量、飛秒雷射調頻連續波雷射雷達、飛秒雷射頻率梳光譜成像方法、飛秒雷射精密位移測量方法、空氣測量環境中的折射率修正技術、套用于飛秒雷射測距的新的距離解算算法、飛秒雷射任意長度距離測量的套用。本書可以作為從事精密測量科學與技術、超短脈衝雷射技術基礎研究與工業套用的科技人員的參考書；同時可用於促進精密測量、先進雷射複合專業人才的培養，適合作為光學、儀器儀表類專業的研究生和高年級本科生的教材。
作者簡介
宋有建，天津大學精密儀器與光電子工程學院，英才副教授，中國光學學會、美國光學學會高級會員，國際雷射與電光會議（CLEO）的程式委員會委員。主要從事飛秒雷射技術及其在精密測量領域的研究，主持多項國家自然科學基金項目及1項863課題，於2009年獲教育部高校科技優秀成果獎技術發明一等獎 （排名第三），發表SCI收錄論文百餘篇。
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 測距技術及性能評價指標 1
1.2 雷射測距技術簡介 6
1.2.1 脈衝飛行時間測量 6
1.2.2 雷射調製測距 7
1.2.3 多波長干涉測距 9
1.3 飛秒雷射頻率梳測距的發展現狀 13
參考文獻 15
第2章 飛秒雷射脈衝與光學頻率梳原理 20
2.1 飛秒雷射的時間-頻率性質 20
2.1.1 飛秒雷射脈衝的數學描述 20
2.1.2 飛秒脈衝的色散與啁啾 21
2.1.3 飛秒脈衝的光譜相位 23
2.2 飛秒雷射脈衝產生技術 25
2.2.1 被動鎖模原理 25
2.2.2 光纖飛秒雷射技術 27
2.2.3 脈衝序列的定時抖動 34
2.2.4 超連續光譜產生技術 38
2.3 光學頻率梳 41
2.3.1 f?2f自參考技術 42
2.3.2 光學頻率梳的穩頻 44
2.3.3 電光調製頻率梳 52
2.3.4 微腔頻率梳產生技術 55
參考文獻 59
第3章 飛秒雷射脈衝飛行時間距離測量 62
3.1 基於一階互相關的飛秒雷射頻率梳測距原理 62
3.2 一階互相關測距實驗 65
3.2.1 群速度色散對測距精度的影響及修正方法 65
3.2.2 大量程測距精度提升技術 68
3.2.3 減小測量死區的技術手段 70
3.3 基於一階互相關的飛行時間三維形貌測量 73
3.4 基於強度互相關的飛秒雷射測距 75
3.4.1 非共線式強度互相關提取脈衝飛行時間 76
3.4.2 干涉條紋分辨的強度互相關提取脈衝飛行時間 78
3.5 平衡光學互相關飛行時間測距技術 81
3.5.1 平衡光學互相關原理 81
3.5.2 通信波段的平衡光學互相關飛行時間距離測量 82
3.5.3 1 μm波段的平衡光學互相關飛行時間距離測量 83
參考文獻 88
第4章 飛秒雷射頻率梳合成波長測距技術 91
4.1 基於光頻梳模間拍頻的合成波長測距 91
4.1.1 測量分辨力 93
4.1.2 空氣群折射率的自校準 94
4.1.3 距離測量 95
4.2 參考至光學頻率梳的合成波長測距 96
4.2.1 多波長干涉測距 97
4.2.2 掃頻干涉測距 101
4.2.3 合成波長測距在大台階結構的三維面型測量中的套用 104
4.3 基於電光頻率梳的外差式多波長干涉測距 106
參考文獻 110
第5章 雙光梳距離測量 113
5.1 基於線性光學採樣的雙光梳測距技術 113
5.1.1 基本原理與演示實驗 113
5.1.2 避免測量死區的方法 118
5.1.3 微腔光頻梳高速、高精度測距 120
5.2 基於非線性異步光學採樣的雙光梳測距技術 121
5.3 影響雙光梳測距精度的關鍵系統設計參數 124
5.3.1 線性光學採樣測距的脈衝重複頻率差 124
5.3.2 非線性異步光學採樣測距中的脈衝定時抖動的影響 130
5.4 基於單台飛秒雷射器的雙光梳測距 141
5.4.1 雙波長光纖飛秒雷射器套用於線性光學採樣測距 142
5.4.2 雙波長飛秒雷射器套用於非線性異步光學採樣測距及
測量精度極限 144
5.4.3 雙向微腔光頻梳線性光學採樣測距 147
5.4.4 雙重複頻率電光調製光頻梳的測距 148
5.5 基於雙光梳測距的三自由度感測 150
參考文獻 153
第6章 飛秒雷射調頻連續波（FMCW）雷射雷達 156
6.1 調頻連續波雷射雷達概述 156
6.2 飛秒雷射頻率梳矯正的成像FMCW雷射雷達 157
6.3 基於線性啁啾飛秒雷射頻率梳的FMCW測距 161
6.4 基於微腔孤子光頻梳的多路FMCW測距 164
參考文獻 166
第7章 飛秒雷射頻率梳光譜成像方法 168
7.1 光頻梳光譜干涉距離測量 168
7.2 基於虛像相位陣列（VIPA）的單梳齒分辨的光譜干涉
測距 172
7.3 啁啾光學頻率梳單次曝光光譜干涉成像 176
7.3.1 啁啾光學頻率梳的光譜干涉成像原理 176
7.3.2 單點測距的實驗裝置與距離值定標方法 177
7.3.3 單次曝光的台階測量實驗結果 179
7.4 基於實時光譜技術的高速成像 180
7.4.1 時間拉伸-色散傅立葉變換（TS-DFT）實時光譜技術 180
7.4.2 TS-DFT技術實現高速振動測量 182
7.5 基於雙光梳光譜測量的三維成像 185
7.5.1 雙光梳光譜技術 185
7.5.2 基於雙光梳光譜的線掃描三維成像 187
7.6 全波形主動高光譜雷射雷達 191
7.6.1 高光譜雷射雷達技術概述 191
7.6.2 基於超連續光譜的全波形主動高光譜雷達技術 192
7.6.3 雙光梳高光譜成像技術 195
7.6.4 雙光梳高光譜單像素成像技術 197
參考文獻 202
第8章 飛秒雷射精密位移測量方法 206
8.1 飛秒雷射頻率梳精密位移測量技術 206
8.1.1 基於光外差變焦干涉儀的精密位移測量 207
8.1.2 基於法布里-珀羅諧振腔的微位移測量技術 208
8.2 基於精密光學-微波相位探測的飛行時間位移測量技術 212
8.2.1 光纖環路光學-微波鑒相器 213
8.2.2 飛行時間微位移測量 218
8.2.3 微結構元器件的三維形貌測量技術 219
8.3 基於微位移測量的光纖應變感測技術 220
8.3.1 飛秒雷射頻率梳直接測量光學頻率的應變感測 221
8.3.2 雙光梳精密光譜套用於應變感測 223
8.3.3 基於光學-微波相位探測的高分辨力光纖應變感測 224
參考文獻 226
第9章 大氣測量環境中的折射率修正技術 229
9.1 空氣折射率對測距精度的影響及現有的折射率修正技術 229
9.1.1 大氣環境中的雷射干涉測距的精度限制 229
9.1.2 基於經驗公式的空氣折射率修正方法 231
9.1.3 空氣折射率的自動修正方法 233
9.2 基於光學頻率梳的雙色法空氣折射率自動修正技術 235
9.2.1 利用雙色光學頻率梳提升空氣折射率自動修正準確度 235
9.2.2 利用參考至光學頻率梳的雙色雷射進行空氣折射率的自動修正 240
9.3 利用飛秒雷射飛行時間法直接測量空氣群折射率 241
參考文獻 244
第10章 套用于飛秒雷射測距的新的距離解算算法 246
10.1 卡爾曼濾波提升飛秒雷射測距精度的方法 246
10.1.1 卡爾曼濾波模型 247
10.1.2 雙光梳測距和測速實驗 251
10.2 無參數頻譜估計技術在飛秒雷射測距數據解算中的
套用 259
10.2.1 奇異譜分析模型 259
10.2.2 提升雙光梳測距信噪比的實驗 261
參考文獻 267
第11章 飛秒雷射任意長度距離測量的套用 269
11.1 工業與精密製造業的套用 269
11.1.1 微米精度的大尺寸三維表面形貌測量 269
11.1.2 工業現場的大尺寸、多站點、可溯源測距網路 276
11.2 空間探測領域的潛在套用 279
11.2.1 航天搭載的光纖飛秒雷射頻率梳 279
11.2.2 基於大尺寸、高精度基線長度測量的遙感成像任務的潛在
套用 285
參考文獻 297
