目錄
前言
第1章激光基本原理及典型器件1
1.1激光的基本原理1
1.1.1黑體輻射普朗克公式1
1.1.2光與物質(zhì)的共振相互作用2
1.1.3粒子數(shù)反轉(zhuǎn)與光放大4
1.1.4激光介質(zhì)增益系數(shù)與增益曲線5
1.1.5光的自激振蕩和振蕩條件5
1.1.6光學(xué)諧振腔與激光模式選擇6
1.1.7基模高斯光束及其特性8
1.1.8激光的基本特性10
1.2常用激光器11
1.2.1激光器的基本結(jié)構(gòu)11
1.2.2固體激光器12
1.2.3氣體激光器14
1.2.4半導(dǎo)體激光器17
1.3典型的激光器件19
1.3.1分光鏡19
1.3.2偏振分光鏡19
1.3.3波片22
1.3.4角錐棱鏡22
1.3.5激光準(zhǔn)直鏡23
1.3.6光隔離器24
1.3.7衍射光柵25
1.3.8聲光調(diào)制器25
1.3.9電光調(diào)制器28
第2章激光干涉測量技術(shù)與系統(tǒng)35
2.1激光干涉測量基本原理與系統(tǒng)組成35
2.1.1光波的疊加及干涉現(xiàn)象35
2.1.2激光干涉測量原理39
2.1.3激光干涉測量系統(tǒng)與典型儀器43
2.2激光干涉測量中的關(guān)鍵技術(shù)46
2.2.1激光穩(wěn)頻技術(shù)46
2.2.2雙頻激光生成技術(shù)51
2.2.3干涉信號相位測量技術(shù)54
2.2.4空氣折射率測量技術(shù)58
2.3激光干涉儀的典型應(yīng)用59
2.3.1作為獨立測量儀器的典型應(yīng)用59
2.3.2作為嵌入式測量部件的典型應(yīng)用61
2.4激光干涉測量系統(tǒng)的測量誤差62
2.4.1激光干涉儀內(nèi)在的原理誤差62
2.4.2環(huán)境因素相關(guān)測量誤差65
2.4.3安裝不當(dāng)引入的測量誤差67
2.4.4典型系統(tǒng)測量誤差綜合分析69
2.5新一代激光干涉測量面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢71
第3章激光測距技術(shù)與系統(tǒng)73
3.1脈沖激光測距原理及關(guān)鍵技術(shù)73
3.1.1脈沖激光測距原理73
3.1.2關(guān)鍵技術(shù)分析74
3.2相位激光測距原理及關(guān)鍵技術(shù)78
3.2.1相位激光測距原理78
3.2.2多測尺相位激光測距方法80
3.2.3相位激光測距關(guān)鍵技術(shù)81
3.3多波長(合成波長)干涉測量87
3.3.1多波長干涉測量原理87
3.3.2多波長干涉測量關(guān)鍵技術(shù)91
3.4激光調(diào)頻、掃頻干涉測距原理及關(guān)鍵技術(shù)95
3.4.1調(diào)頻干涉測量技術(shù)95
3.4.2三光束調(diào)頻干涉測量技術(shù)97
3.4.3半導(dǎo)體正弦調(diào)頻連續(xù)波測量技術(shù)97
3.4.4調(diào)頻干涉測量關(guān)鍵技術(shù)98
3.4.5波長掃描干涉測量技術(shù)99
3.5基于飛秒激光頻率梳的絕對距離測量方法100
3.5.1飛秒激光光源技術(shù)100
3.5.2頻率梳齒間干涉相位測距法102
3.5.3脈沖飛行時間與互相關(guān)干涉聯(lián)合測距法104
3.5.4雙光學(xué)頻率梳的飛行時間與互相關(guān)干涉條紋辨析測距法106
3.5.5頻率梳光譜分辨干涉測距法107
3.5.6飛行時間法、多波長干涉與光譜分辨干涉法組合測量方法108
3.5.7參考光學(xué)頻率梳的多波長干涉測距法110
第4章激光光柵測量技術(shù)與系統(tǒng)112
4.1黑白光柵測量原理及關(guān)鍵技術(shù)112
4.1.1光柵測量的基本原理和概念112
4.1.2莫爾條紋的幾何光學(xué)原理114
4.1.3莫爾條紋的衍射原理116
4.2基于莫爾條紋的光柵光學(xué)系統(tǒng)119
4.2.1單光柵光學(xué)系統(tǒng)120
4.2.2雙光柵光學(xué)系統(tǒng)121
4.2.3三光柵光學(xué)系統(tǒng)123
4.3基于衍射光柵干涉原理的位移測量技術(shù)124
4.3.1基于傅里葉光學(xué)的光柵衍射特性分析125
4.3.2光柵的多普勒頻移127
4.3.3單衍射光柵位移測量技術(shù)128
4.3.4雙平行光柵干涉式測量技術(shù)133
4.3.5兩垂直光柵——邁克耳孫式光柵干涉測量技術(shù)136
4.3.6可增大垂向測量范圍的光柵自準(zhǔn)直技術(shù)140
4.3.7雙頻激光光柵干涉測量技術(shù)141
4.3.8多自由度測量技術(shù)146
4.4光柵測量系統(tǒng)的誤差分析149
4.4.1光柵測量系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換與電學(xué)細(xì)分技術(shù)149
4.4.2光柵測量系統(tǒng)主要誤差源150
第5章激光共焦測量技術(shù)與系統(tǒng)153
5.1激光共焦測量基本原理153
5.1.1菲涅耳衍射理論153
5.1.2薄透鏡的三維點擴散函數(shù)154
5.1.3共焦顯微三維成像技術(shù)157
5.2激光共焦測量中的關(guān)鍵技術(shù)159
5.2.1共焦顯微測量掃描技術(shù)159
5.2.2共焦顯微測量分辨力161
5.3共焦顯微測量典型技術(shù)161
5.3.1軸向差動共焦顯微測量技術(shù)161
5.3.2橫向光瞳濾波共焦顯微測量技術(shù)165
第6章激光自準(zhǔn)直技術(shù)與系統(tǒng)169
6.1激光自準(zhǔn)直基本原理169
6.1.1激光自準(zhǔn)直理想模型169
6.1.2激光自準(zhǔn)直通用模型170
6.2光束的漂移及抑制172
6.2.1光束質(zhì)量的影響因素173
6.2.2光束漂移形式176
6.2.3光束漂移分離檢測方法177
6.3典型自準(zhǔn)直系統(tǒng)的分辨力影響因素181
6.3.1影響分辨力的因素181
6.3.2分辨力提高形式182
參考文獻(xiàn)184