基于光折变材料对物体运动状态检测的研究

论文摘要

近年来,随着微电子机械技术、精细加工工艺和大规模集成技术的发展和应用,物体运动参量测量的研究得到人们关注。目前,测量物体运动参量的主要方法有机械法、电测法和光测法三类。机械法使用简便,抗干扰性强;电测法测量精度高,范围广;但二者多数设备的测量方式为接触式测量,容易对被测物造成损坏。光测法为非接触测量,精度高,但其多数设备外置光路较为复杂。因此我们可以看到任何一种测量方法都有一定的使用范围,为了适应各种不同的测量环境,人们对具有潜在测量特性的功能材料做了大量研究,其中光折变材料备受关注。光折变材料具有低功率响应,非线性等优点,被应用于信息处理,全息存储器光开关等,近年来在自适应光外差探测技术上的应用也得到了较大的发展。本文基于光折变材料提出一种对物体运动参量测量的方法,这种测量方法为非接触式测量,外置光路简单,宜于实现测量仪器的小型化和工业化。本文研究内容主要分为定向移动速度测量和振动要素测量两部分:定向移动速度测量:理论部分,我们通过对移动晶体中等效内电场和空间电荷场的分析研究建立了速度—光折变模型;实验部分,我们将激光入射到定向移动的LiNbO3晶体中并使之达到饱和状态,分别采集不同条件下晶体出射光斑的图样并测得光斑半径,最后根据速度—光折变模型算出定向移动速度。振动要素测量:理论部分,我们通过对振动晶体中等效内电场和光束演化方程的研究建立了振动—光折变模型,随后利用微扰法求解模型得到了光束横向偏移量的解析解,并用数值解证明了其正确性。实验部分,我们将激光入射到振动的SBN晶体中并使之达到饱和状态,首先,我们连续采集了光束的出射光斑图像,选取这些图片中同一位置的某个点,并测出这点在每幅图中的灰度值,做出此点灰度值随时间变化的曲线图像,结合实验现象,求出振动频率;其次,我们采集了光束偏转的轨迹图像并测得偏转的相关参量,根据光束横向偏移量的解析解,求出振幅。本文基于光折变材料提出的测量方法,既拓宽了光折变材料的应用领域,又丰富了对物体运动参量测量的方法。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘希琛

导师: 高成勇

关键词: 光折变效应,动态测量,光孤子弯曲,微扰法

来源: 山东大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 山东大学

分类号: O435.1

总页数: 66

文件大小: 5810K

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