RU2707957C1 - Laser doppler velocity meter - Google Patents

Laser doppler velocity meter Download PDF

Info

Publication number
RU2707957C1
RU2707957C1 RU2019111777A RU2019111777A RU2707957C1 RU 2707957 C1 RU2707957 C1 RU 2707957C1 RU 2019111777 A RU2019111777 A RU 2019111777A RU 2019111777 A RU2019111777 A RU 2019111777A RU 2707957 C1 RU2707957 C1 RU 2707957C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
beams
wave
lens
acousto
path
Prior art date
Application number
RU2019111777A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Николаевич Дубнищев
Виктор Георгиевич Нечаев
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Priority to RU2019111777A priority Critical patent/RU2707957C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2707957C1 publication Critical patent/RU2707957C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/26Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting optical wave

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: present invention relates to measurement equipment and can be used in experimental hydro- and aerodynamics, in industrial technologies associated with the need to study velocities of flows of gas and condensed media, as well as speed of surfaces. Laser Doppler velocity meter comprises series-arranged bi-chromatic source of two spatially aligned orthogonally polarized laser beams with wavelengths λr and λg, first lens, acousto-optic Bragg traveling wave modulator, a second lens, an achromatic half-wave phase plate placed on the path of one of the diffracted beams, a polarization prism of Wollaston, located in the image plane of the source of the beams diffracted in the acousto-optic modulator. Speed meter also includes third lens, front focal plane of which is combined with plane of splitting of beams in polarization prism of Wollaston, half-wave phase plates on paths of two Wollaston-split beams with wavelengths λr and λg, fourth lens – probing optical field shaper in analyzed medium, rotary mirror installed between third and fourth lenses, mounted on path of light beam from monochromatic pair with wavelength λg beam splitting plate oriented at Brewster angle, and in series with it quarter-wave plate, in the path reflected by the beam-splitting beam of beams, there are successively installed quarter-wave phase plate and mirror, on path of light beam scattered in direction of incident wave with wavelength λr and reflected from the beam splitting plate, sequentially installed optical filter at wavelength λr and a photodetector connected through an analogue-to-digital converter to a signal processing system. At that, Bragg acousto-optic modulator is made as two-wave modulator with frequency ratio Ωr and Ωg of ultrasonic waves equal to ratio of wave numbers kr and kg diffracting light beams, and photodetector installed on path reflected by mirror of light field scattered by investigated medium is connected to signal processing system through band-pass filters, central frequencies of which are equal to frequencies Ωr and Ωg ultrasound waves in acousto-optic modulator.
EFFECT: high accuracy of measuring speed.
1 cl, 8 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в экспериментальной гидро- и аэродинамике, в промышленных технологиях, связанных с необходимостью исследования скоростей потоков газовых и конденсированных сред, а также скоростей движения поверхностей.The present invention relates to measuring technique and can be used in experimental hydro- and aerodynamics, in industrial technologies associated with the need to study the flow rates of gas and condensed matter, as well as the speeds of surfaces.

Известен лазерный доплеровский измеритель скорости, действие которого основано на использовании лазерного излучения и эффекта Доплера [патент US 4838687 А]. Для измерения вектора скорости в исследуемой среде формируется зондирующее поле, пространственная структура которого задает 3D (D - «dimension» - размерность) координатно-измерительный базис. Зондирующее поле ограничено областью пересечения лазерных пучков. Частота рассеянного света изменяется из-за доплеровского сдвига частоты, пропорционального скорости движения исследуемой среды. Измерение доплеровского частотного сдвига несет информацию о скорости. Для определения вектора скорости наиболее широко используется пятилучевая система формирования ортогонального координатного базиса в зондирующем поле, реализация описана в патенте US 4838687 А. Устройство содержит источник лазерного излучения, расщепители и частотные модуляторы световых пучков, оптические формирователи зондирующего поля, при этом для определения двух компонент вектора скорости формируется координатный 2D базис из трех лазерных пучков, а для измерения третьей ортогональной компоненты скорости координатный базис, образованный в области пересечения двух лазерных пучков. Фактически, для измерения 3D вектора скорости используются две лазерные доплеровские измерительные системы (ЛДИС) с совмещенным зондирующим полем: одна из них измеряет две проекции скорости в ортогональном координатном базисе, другая измеряет третью проекцию. Определение направлений компонент вектора скорости осуществляется введением несущих частот в лазерные пучки с помощью акустооптических модуляторов, число которых в измерительной системе равно числу компонент вектора скорости.Known laser Doppler speed meter, the effect of which is based on the use of laser radiation and the Doppler effect [patent US 4838687 A]. To measure the velocity vector in the studied medium, a probing field is formed, the spatial structure of which determines 3D (D - “dimension” - dimension) coordinate-measuring basis. The probe field is limited by the region of intersection of the laser beams. The frequency of the scattered light changes due to the Doppler frequency shift proportional to the velocity of the medium under study. The Doppler frequency shift measurement carries speed information. To determine the velocity vector, the five-beam system for the formation of the orthogonal coordinate basis in the probing field is most widely used; the implementation is described in US Pat. a 2D coordinate basis of three laser beams is formed for velocity, and for measuring the third orthogonal velocity component, a coordinate basis anny in the area of intersection of two laser beams. In fact, two laser Doppler measuring systems (LDIS) with a combined probe field are used to measure the 3D velocity vector: one of them measures two velocity projections in an orthogonal coordinate basis, the other measures the third projection. The direction of the components of the velocity vector is determined by introducing the carrier frequencies into the laser beams using acousto-optical modulators, the number of which in the measuring system is equal to the number of components of the velocity vector.

Однако, в указанном устройстве недостатками являются пониженная точность измерений и надежность из-за проблемы пространственного совмещения 2D и 1D составляющих координатно-измерительного базиса в зондирующем поле, поскольку они образуются раздельными и независимыми трехпучковой и двухпучковой оптическими системами в пространственном угле порядка π/2. В такой структуре лазерного доплеровского измерителя скорости три и два пучка независимо проходят через различные оптические элементы в 2D и 1D измерительных системах, что приводит к дополнительному снижению точности измерений из-за влияния механической нестабильности и тепловых полей. Кроме того, использование трех акустооптических модуляторов для определения направления вектора скорости усложняет структуру измерительной системы и снижает надежность ее работы.However, the disadvantages in this device are reduced measurement accuracy and reliability due to the problem of spatial alignment of the 2D and 1D components of the coordinate measuring base in the probing field, since they are formed by separate and independent three-beam and two-beam optical systems in a spatial angle of the order of π / 2. In such a structure of a laser Doppler velocity meter, three and two beams independently pass through various optical elements in 2D and 1D measuring systems, which leads to an additional decrease in the measurement accuracy due to the influence of mechanical instability and thermal fields. In addition, the use of three acousto-optical modulators to determine the direction of the velocity vector complicates the structure of the measuring system and reduces the reliability of its operation.

Также известен лазерный доплеровский измеритель скорости, описанный в книге [Ю.Н. Дубнищев, В.А. Арбузов, П.П. Белоусов, П.Я. Белоусов. Оптические методы исследования потоков. Новосибирск, Сибирское университетское из-во, 2003, 418 с.] на стр. 206-209 рис. 4.6, в котором зондирующее поле с 3D координатно-измерительным базисом сформировано четырьмя лазерными пучками, проходящими через одни и те же оптические элементы, в числе которых три акустооптических модулятора. Структура системы образует три измерительных канала. Эта система работает в режиме адаптивной частотной селекции компонент вектора скорости с темпоральной коммутацией измерительных каналов.Also known laser Doppler speed meter, described in the book [Yu.N. Dubnischev, V.A. Arbuzov, P.P. Belousov, P.Ya. Belousov. Optical methods for studying flows. Novosibirsk, Siberian University Institute, 2003, 418 pp.] On pages 206-209 fig. 4.6, in which a probe field with a 3D coordinate-measuring basis is formed by four laser beams passing through the same optical elements, including three acousto-optical modulators. The structure of the system forms three measuring channels. This system operates in the adaptive frequency selection mode of the velocity vector components with temporal switching of the measuring channels.

Однако в указанном устройстве недостатком является пониженная точность измерений скорости, поскольку частота коммутации измерительных каналов, определяющих последовательно во времени проекции скорости, и, соответственно, частота Найквиста, зависит от динамики исследуемого процесса и концентрации рассеивающих частиц в среде.However, the disadvantage in this device is the reduced accuracy of velocity measurements, since the switching frequency of the measuring channels, which determine successively the velocity projection time, and, accordingly, the Nyquist frequency, depends on the dynamics of the process under study and the concentration of scattering particles in the medium.

Кроме того, известен лазерный доплеровский измеритель вектора скорости [патент RU 2638580 C1 G01P 3/36], являющийся прототипом предлагаемого изобретения. Он содержит бихроматический источник двух пространственно совмещенных ортогонально поляризованных монохроматических, отличающихся по длинам волн λ1 и λ2 лазерных пучков. Последовательно с ним расположены: первый объектив, акустооптический модулятор бегущей волны, ориентированный под углом Брэгга к направлению падающих на модулятор пространственно совмещенных лазерных пучков, второй объектив, призма Волластона, ориентация которой согласована с поляризацией дифрагированных пучков. На пути одного из пары бихроматических пучков, дифрагированных в нулевой или минус первый порядок дифракции, между акустооптическим модулятором и второй призмой Волластона установлена ахроматическая фазовая пластинка. Взаимное расположение акустооптического модулятора, второго объектива и призмы Волластона обеспечивают оптическое сопряжение источника дифрагированных пучков с его изображением в исследуемой среде. Передний фокус третьего объектива совмещен с точкой расщепления световых пучков второй поляризационной призмой. На пути двух из четырех расщепленных призмой Волластона пучков помещены полуволновые фазовые пластинки. Последовательно с третьим объективом помещен четвертый объектив - формирователь зондирующего поля в исследуемой среде. На пути двух из четырех расщепленных призмой Волластона лазерных пучков помещены полуволновые фазовые пластинки, согласующие поляризации лазерных пучков, формирующих структуру зондирующего поля в исследуемой среде. Между третьим и четвертым объективами установлено поворотное зеркало. На пути светового пучка, отраженного этим поворотным зеркалом, установлено дихроичное зеркало. На пути световых пучков, отраженных дихроичным зеркалом, установлены фотоприемники, выходы которых подключены к аналого-цифровым преобразователям (АЦП). Между четвертым и третьим объективом на пути одного из пучков, формирующих зондирующее поле, помещена светоделительная пластинка. На пути отраженного светового пучка установлены четвертьволновая фазовая пластинка и зеркало. На пути отраженных этим зеркалом и прошедшего через светоделительную пластинку пучка последовательно помещены светофильтр и фотоприемник, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП). Выходы аналого-цифровых преобразователей подсоединены к системе обработки сигналов. Действие этого устройства заключается в том, что два пространственно совмещенных ортогонально поляризованных, отличающихся длинами волн λ1 и λ2 пучка направляют на акустооптический брэгговский модулятор бегущей волны. Дифрагированные в первый и минус первый порядки дифракции световые пучки имеют относительный частотный сдвиг Ω, равный частоте ультразвуковой волны в акустооптическом модуляторе. Вторым объективом эти пучки направляются на призму Волластона. Поляризации этих пучков ахроматической полуволновой фазовой пластинкой согласуются с ориентацией призмы Волластона. Поляризационная призма Волластона расщепляет падающие пучки. Взаимное расположение объектива, акустооптического модулятора и призмы Волластона обеспечивает оптическое сопряжение источника дифрагированных пучков с его изображением при равенстве угла между пучками с длинами волн λ1 иλ2, падающими на призму, углу расщепления. Расщепленные призмой пучки, поляризации которых корректированы полуволновыми фазовыми пластинками, третьим и четвертым объективами направляются в исследуемую среду. В области пересечения этих пучков в исследуемой среде формируется зондирующее поле, оптически сопряженное с источником световых пучков, дифрагированных в акустооптическом модуляторе. Координатно-измерительный базис задается структурой волновых векторов лазерных пучков, формирующих зондирующее поле в исследуемой среде. Хроматически селектированные изображения зондирующего поля в рассеянном исследуемой средой свете с использованием зеркал, объективов, светоделительных и фазовых пластинок направляются на фотоприемники, в режиме оптического смешения преобразующие световые поля в фотоэлектрические сигналы, которые через аналого-цифровые преобразователи (АЦП) поступают в систему обработки. Несущая частота этих сигналов задается частотой акустооптического модулятора, а девиация частоты соответствует доплеровскому частотному сдвигу, пропорциональному соответствующей компоненте скорости исследуемой среды в сформированном координатно-измерительном базисе.In addition, a known laser Doppler velocity vector meter [patent RU 2638580 C1 G01P 3/36], which is the prototype of the invention. It contains a bichromatic source of two spatially aligned orthogonally polarized monochromatic, differing in wavelengths λ 1 and λ 2 laser beams. Sequentially located with it are: the first lens, the acousto-optic traveling wave modulator, oriented at the Bragg angle to the direction of spatially aligned laser beams incident on the modulator, the second lens, the Wollaston prism, whose orientation is consistent with the polarization of the diffracted beams. On the path of one of a pair of dichromatic beams diffracted to zero or minus the first diffraction order, an achromatic phase plate is installed between the acousto-optical modulator and the second Wollaston prism. The relative position of the acousto-optical modulator, the second lens and the Wollaston prism provide optical coupling of the diffracted beam source with its image in the medium under study. The front focus of the third lens is aligned with the splitting point of the light beams of the second polarizing prism. Half-wave phase plates are placed in the path of two of the four beams split by a Wollaston prism. Sequentially with the third lens, the fourth lens is placed — the probing field shaper in the medium under study. On the path of two of the four laser beams split by the Wollaston prism, half-wave phase plates are placed that match the polarizations of the laser beams that form the structure of the probe field in the medium under study. Between the third and fourth lenses there is a swivel mirror. A dichroic mirror is mounted in the path of the light beam reflected by this rotary mirror. On the path of light beams reflected by a dichroic mirror, photodetectors are installed, the outputs of which are connected to analog-to-digital converters (ADCs). A beam-splitting plate is placed between the fourth and third lenses in the path of one of the beams forming the probing field. A quarter-wave phase plate and a mirror are installed in the path of the reflected light beam. A filter and a photodetector, the output of which is connected to an analog-to-digital converter (ADC), are sequentially placed in the path reflected by this mirror and transmitted through a beam splitting plate. The outputs of the analog-to-digital converters are connected to a signal processing system. The action of this device is that two spatially aligned orthogonally polarized, differing wavelengths λ 1 and λ 2 beams are sent to the acousto-optic Bragg modulator of the traveling wave. The light beams diffracted into the first and minus first diffraction orders have a relative frequency shift Ω equal to the frequency of the ultrasonic wave in the acousto-optical modulator. The second lens sends these beams to the Wollaston prism. The polarizations of these beams by an achromatic half-wave phase plate are consistent with the orientation of the Wollaston prism. The Wollaston polarizing prism splits incident beams. The relative position of the objective, the acousto-optical modulator and the Wollaston prism provides optical coupling of the source of diffracted beams with its image when the angle between the beams with wavelengths λ 1 and λ 2 incident on the prism, splitting angle is equal. Beams split by a prism, polarizations of which are corrected by half-wave phase plates, are directed by the third and fourth lenses into the medium under study. A probe field is formed in the region of intersection of these beams in the medium under study, which is optically coupled to a source of light beams diffracted in an acousto-optical modulator. The coordinate-measuring basis is determined by the structure of the wave vectors of the laser beams that form the probe field in the medium under study. Chromatically selected images of the probe field in the light scattered by the medium under investigation, using mirrors, lenses, beam splitting and phase plates, are sent to photodetectors, which convert optical fields into photoelectric signals in the optical mixing mode and, through analog-to-digital converters (ADCs), enter the processing system. The carrier frequency of these signals is determined by the frequency of the acousto-optic modulator, and the frequency deviation corresponds to the Doppler frequency shift proportional to the corresponding component of the velocity of the medium under study in the formed coordinate measuring basis.

Однако указанный измеритель обладает недостатком в виде пониженной точности измерения скорости из-за отличия углов дифракции Брэгга в акустооптическом модуляторе для хроматических компонент дифрагирующего пучка, которая составляет Δϕ=Δλ/Λ а , где Δλ=λ12 - разность длин волн дифрагирующих пучков, Λ а - пространственный период акустической волны. Результатом является искажение координатно-измерительного базиса, которое влияет на погрешность измерений и требует компенсации. Компенсация может выполняться конструктивно, что усложняет реализацию измерительной системы, либо требует тонкого управления пространственными, поляризационными и фазовыми параметрами дифрагированных в модуляторе световых пучков путем адекватной ориентации поляризационной призмы. Кроме того, несогласованность условий брэгговской дифракции с бихроматической структурой дифрагирующего пучка ведет к дополнительным энергетическим потерям, влияющим на контрастность интерференционной структуры зондирующего поля, отношение сигнал/шум и, в конечном счете, на точность измерений.However, this meter has the disadvantage of reduced speed measurement accuracy due to the difference in the Bragg diffraction angles in the acousto-optical modulator for the chromatic components of the diffracting beam, which is Δϕ = Δλ / Λ a , where Δλ = λ 12 is the wavelength difference of the diffracting beams , Λ a is the spatial period of the acoustic wave. The result is a distortion of the coordinate-measuring basis, which affects the measurement error and requires compensation. Compensation can be performed constructively, which complicates the implementation of the measuring system, or requires fine control of the spatial, polarization and phase parameters of the light beams diffracted in the modulator by adequate orientation of the polarization prism. In addition, the inconsistency of the Bragg diffraction conditions with the bichromatic structure of the diffracting beam leads to additional energy losses that affect the contrast of the interference structure of the probe field, the signal-to-noise ratio, and, ultimately, the measurement accuracy.

Другим недостатком является использование для измерения каждой из трех компонент вектора скорости отдельной системы хроматической селекции рассеянных пучков и фотоприемника, что приводит к дополнительным потерям энергии светового поля и, соответственно, снижению отношения сигнал/шум при фотоэлектрическом преобразовании. Измерительная система усложняется из-за необходимости формирования в системе трех независимых оптических каналов, селектирующих хроматические компоненты рассеянного поля, несущих информацию об ортогональных проекциях вектора скорости.Another disadvantage is the use for measuring each of the three components of the velocity vector of a separate system of chromatic selection of scattered beams and a photodetector, which leads to additional losses of the energy of the light field and, accordingly, a decrease in the signal-to-noise ratio during photoelectric conversion. The measurement system is complicated due to the need to form three independent optical channels in the system, which select the chromatic components of the scattered field and carry information about the orthogonal projections of the velocity vector.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является повышение точности измерения скорости.The task (technical result) of the present invention is to increase the accuracy of measuring speed.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном измерителе, содержащем последовательно расположенные: бихроматический источник излучения двух пространственно совмещенных ортогонально поляризованных лазерных пучков с длинами волн λr и λg первый объектив; акустооптический брэгговский модулятор бегущей волны; второй объектив; ахроматическую полуволновую фазовую пластинку на пути одного из дифрагированных пучков; поляризационную призму Волластона, расположенную в плоскости изображения источника дифрагированных в акустооптическом модуляторе пучков, которая согласована с поляризацией дифрагированных в акустооптическом модуляторе бихроматических пучков; третий объектив, передняя фокальная плоскость которого совмещена с плоскостью расщепления пучков в поляризационной призме Волластона; полуволновые фазовые пластинки на путях двух из монохроматической пары расщепленных призмой Волластона пучков с длиной волны λr; четвертый объектив - формирователь зондирующего поля в исследуемой среде, установленное между третьим и четвертым объективом поворотное зеркало, установленную на пути светового пучка из другой монохроматической пары с длиной волны λg светоделительную пластинку, ориентированную под углом Брюстера и последовательно с ней четвертьволновую пластинку, на пути отраженного светоделительной пластинкой пучков последовательно установлены четвертьволновая фазовая пластинка и зеркало; на пути светового пучка, рассеянного в направлении падающего с длиной волны λr и отраженного от светоделительной пластинки установлены последовательно фильтр на длину волны λr и фотоприемник, подключенный через АЦП к системе обработки сигналов. При этом Брэгговский акустооптический модулятор выполнен двухволновым с отношением частот Ωr и Ωg ультразвуковых волн, равным отношению волновых чисел kr и kg дифрагирующих световых пучков, Ωrg=kr/kg. Фотоприемник на пути отраженного зеркалом рассеянного исследуемой средой светового поля подключен к системе обработки сигналов через полосовые фильтры, центральные частоты которых равны частотам Ωr и Ωg ультразвуковых волн в акустооптическом модуляторе.The solution of this problem is achieved by the fact that in a known meter containing sequentially arranged: a bichromatic radiation source of two spatially combined orthogonally polarized laser beams with wavelengths λ r and λ g the first lens; acousto-optic Bragg modulator of a traveling wave; second lens; achromatic half-wave phase plate in the path of one of the diffracted beams; Wollaston’s polarizing prism located in the image plane of the source of the beams diffracted in the acousto-optic modulator, which is consistent with the polarization of the bichromatic beams diffracted in the acousto-optical modulator; the third lens, the front focal plane of which is aligned with the plane of the splitting of the beams in the polarizing prism of Wollaston; half-wave phase plates on the paths of two of a monochromatic pair of beams split by a Wollaston prism with a wavelength of λ r ; the fourth lens is a probe field shaper in the test medium, a rotary mirror mounted between the third and fourth lens, mounted on the path of a light beam from another monochromatic pair with a wavelength λ g a beam splitter oriented at a Brewster angle and sequentially with it a quarter-wave plate, on the path reflected a quarter-wave phase plate and a mirror are sequentially mounted with a beam splitting plate of the beams; in the path of the light beam scattered in the direction of the incident wavelength λ r and reflected from the beam splitter plate, a filter for the wavelength λ r and a photodetector connected through the ADC to the signal processing system are installed in series. In this case, the Bragg acousto-optic modulator is made two-wave with a frequency ratio of Ω r and Ω g of ultrasonic waves equal to the ratio of wave numbers k r and k g of diffracting light beams, Ω r / Ω g = k r / k g . The photodetector is connected to the signal processing system through bandpass filters, the center frequencies of which are equal to the frequencies Ω r and Ω g of ultrasonic waves in an acousto-optic modulator, in the path of a light field reflected by the medium scattered by the medium under investigation, connected to the signal processing system.

На Фиг. 1 показана структурная схема предложенного измерителя.In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed meter.

На Фиг. 2 показана структура бихроматического источника двух пространственно совмещенных ортогонально поляризованных лазерных пучков с длинами волн λr и λg, использованная в прототипе.In FIG. 2 shows the structure of the bichromatic source of two spatially aligned orthogonally polarized laser beams with wavelengths λ r and λ g used in the prototype.

На Фиг. 3 показана поляризационная структура дифрагированных пучков в плоскости перед полуволновой ахроматической фазовой пластинкой. Сплошной линией обозначен вектор поляризации дифрагированного пучка с длиной волны λr, штриховой линией - вектор поляризации дифрагированного пучка с длиной волны λg.In FIG. Figure 3 shows the polarization structure of diffracted beams in a plane in front of a half-wave achromatic phase plate. The solid line indicates the polarization vector of the diffracted beam with a wavelength λ r , the dashed line indicates the polarization vector of the diffracted beam with a wavelength λ g .

На Фиг. 4 показана поляризационная структура световых пучков в плоскости между полуволновой ахроматической фазовой пластинкой и поляризационной призмой Волластона.In FIG. Figure 4 shows the polarization structure of light beams in the plane between the half-wave achromatic phase plate and the Wollaston polarizing prism.

На Фиг. 5 показана поляризационная структура лазерных пучков в плоскости за призмой Волластона перед полуволновыми фазовыми пластинками.In FIG. Figure 5 shows the polarization structure of laser beams in the plane behind the Wollaston prism in front of half-wave phase plates.

На Фиг. 6 показана поляризационная структура лазерных пучков в плоскости между полуволновыми фазовыми пластинками и объективом, формирующим зондирующее поле.In FIG. Figure 6 shows the polarization structure of the laser beams in the plane between the half-wave phase plates and the lens forming the probe field.

На Фиг. 7 показана поляризационная структура световых пучков, расщепленных призмой Волластона после прохождения полуволновых фазовых пластинок.In FIG. 7 shows the polarization structure of light beams split by a Wollaston prism after passing through half-wave phase plates.

На Фиг. 8 показана структура зондирующего поля в пространстве волновых векторов.In FIG. 8 shows the structure of the probe field in the space of wave vectors.

Предлагаемый измеритель (Фиг. 1) содержит бихроматический источник излучения пространственно совмещенных монохроматических ортогонально поляризованных лазерных пучков 1. Последовательно с источником расположены: объектив 2; брэгговский акустооптический модулятор бегущей волны 3; второй объектив 4; ахроматическая полуволновая фазовая пластинка 5; поляризационная призма Волластона 6; третий объектив 7; четвертьволновые фазовые пластинки 8 и 9 на пути одного из каждой пары расщепленных поляризационной призмой 6 пучков; объектив 10, формирующий зондирующее поле в исследуемой среде. Между объективами 7 и 10 установлено поворотное зеркало 11. На пути светового пучка, отраженного зеркалом 11, установлены последовательно объектив 12 и фотоприемник 13, выход которого через полосовые фильтры 14 и 15 подключены к системе обработки сигналов. Между объективами 7 и 10 на пути одного из монохроматических пучков установлена под углом Брюстера светоделительная пластинка 16. На пути светового пучка, прошедшего через светоделительную пластинку 16 помещена четвертьволновая фазовая пластинка 17. На пути отраженного светоделительной пластинкой 16 падающего светового пучка последовательно установлены четвертьволновая фазовая пластинка 18 и зеркало 19. На пути отраженного зеркалом 19 и прошедшего через светоделительную пластинку 16 последовательно помещены светофильтр 20, объектив 21 и фотоприемник 22.The proposed meter (Fig. 1) contains a bichromatic radiation source of spatially combined monochromatic orthogonally polarized laser beams 1. In series with the source are located: lens 2; Bragg acousto-optic traveling wave modulator 3; second lens 4; achromatic half-wave phase plate 5; Wollaston 6 polarizing prism; third lens 7; quarter-wave phase plates 8 and 9 in the path of one of each pair of 6 beams split by a polarizing prism; the lens 10, forming a probing field in the studied environment. A rotary mirror 11 is installed between the lenses 7 and 10. On the path of the light beam reflected by the mirror 11, a lens 12 and a photodetector 13 are mounted in series, the output of which is connected to the signal processing system through bandpass filters 14 and 15. A beam splitter plate 16 is installed between the lenses 7 and 10 on the path of one of the monochromatic beams. A quarter-wave phase plate 17 is placed on the path of the light beam passing through the beam splitter 16. A quarter-wave phase plate 18 is sequentially installed in the path of the incident light beam reflected by the beam splitter plate 16 and mirror 19. On the way reflected by the mirror 19 and passed through the beam splitter plate 16, a light filter 20, a lens 21 and a photocopier are sequentially placed receiver 22.

Предлагаемый лазерный доплеровский измеритель скорости работает следующим образом. Бихроматический пучок, сформированный источником 1, состоящий из пространственно совмещенных и ортогонально поляризованных монохроматических компонент с длинами волн λr, λg, и, соответственно, волновыми числами kr и kg, объективом 2 направляется на акустооптический модулятор 3, работающий в режиме дифракции Брэгга. Примерная структура такого бихроматического источника, использованного в прототипе предлагаемого изобретения, показана на Фиг. 2. Бихроматический источник состоит из призмы Волластона 23 и двух лазерных диодов (24 и 25), взаимно ориентированных под углом расщепления призмы. Лазерные диоды излучают, ортогонально поляризованные монохроматические пучки с длинами волн λr и λg, которые поляризационной призмой Волластона пространственно совмещаются и образуют бихроматический световой пучок. Частоты Ωr и Ωg бегущих ультразвуковых волн в акустооптическом модуляторе 3 удовлетворяют условию Ωrg=kr/kg. Поэтому углы Брэгга для ортогонально поляризованных монохроматических компонент бихроматического пучка равны, λrΛrgg, и, соответственно, равны углы между дифрагированными в нулевой и минус первый порядок пучками с длинами волн λr и λg. Разность частот дифрагированных r-компонент равна Ωr, а разность частот дифрагированных g-компонент равна Ωg. Поэтому пространственная и поляризационная структуры дифрагированного бихроматического пучка в нулевом и минус первом порядке одинаковы, а частоты монохроматических компонент отличаются.The proposed laser Doppler speed meter works as follows. The bichromatic beam generated by source 1, consisting of spatially aligned and orthogonally polarized monochromatic components with wavelengths λ r , λ g , and, accordingly, wave numbers k r and k g , is directed by lens 2 to an acousto-optic modulator 3 operating in the Bragg diffraction mode . An exemplary structure of such a bichromatic source used in the prototype of the invention is shown in FIG. 2. The bichromatic source consists of a Wollaston 23 prism and two laser diodes (24 and 25), mutually oriented at an angle of prism splitting. Laser diodes emit, orthogonally polarized monochromatic beams with wavelengths λ r and λ g , which the Wollaston polarizing prism spatially align and form a bichromatic light beam. The frequencies Ω r and Ω g of traveling ultrasonic waves in the acousto-optical modulator 3 satisfy the condition Ω r / Ω g = k r / k g . Therefore, the Bragg angles for the orthogonally polarized monochromatic components of the bichromatic beam are equal, λ r Λ r = λ g / Λ g , and, accordingly, the angles between the beams with wavelengths λ r and λ g diffracted to zero and minus first are equal. The frequency difference of the diffracted r-components is equal to Ω r , and the frequency difference of the diffracted g-components is equal to Ω g . Therefore, the spatial and polarization structures of the diffracted bichromatic beam in the zero and minus first order are the same, and the frequencies of the monochromatic components are different.

Примерная структура акустооптического модулятора показана на Fig. 3. Здесь показаны волновые векторы Kr и Kg ультразвуковых волн, возбуждаемых в модуляторе электрическим напряжением Usin(Ωrt) и Usin(Ωgt), частоты которых удовлетворяют условию: Ωr=KrV a ; Ωr=KgV a , где V a - скорость ультразвуковой волны; Kr и Kg - волновые числа ультразвуковых волн. Сплошными и штриховыми линиями - направления распространения бихроматических пучков, ортогонально поляризованные пространственно-совмещенные компоненты которых: Arsin(ωrt-kr) и Agsin(ωgt-kg), где Ar и Ag - амплитуды; ωr и ωg - частоты; kr и kg - волновые векторы.An exemplary structure of an acousto-optical modulator is shown in Fig. 3. Here we show the wave vectors K r and K g of ultrasonic waves excited in the modulator by the electric voltage Usin (Ω r t) and Usin (Ω g t), whose frequencies satisfy the condition: Ω r = K r V a ; Ω r = K g V a , where V a is the speed of the ultrasonic wave; K r and K g - wave numbers of ultrasonic waves. The solid and dashed lines are the directions of propagation of bichromatic beams whose orthogonally polarized spatially combined components are: A r sin (ω r tk r ) and A g sin (ω g tk g ), where A r and A g are the amplitudes; ω r and ω g are frequencies; k r and k g are wave vectors.

Поляризационная структура дифрагированных бихроматических лазерных пучков представлена на Фиг. 4 (плоскость, в которой распространяются дифрагированные пучки, для примера выбрана вертикальной). Сплошной вектор показывает поляризацию монохроматической r-компоненты дифрагированного пучка, штриховой - поляризацию монохроматической g-компоненты. Ахроматическая полуволновая пластинка 5 (Фиг. 1), установленная на пути верхней пары дифрагированных бихроматических пучков, прошедших через объектив 4, выполняет поворот плоскости поляризации на 90°.The polarization structure of diffracted bichromatic laser beams is shown in FIG. 4 (the plane in which diffracted beams propagate is selected vertically for example). The solid vector shows the polarization of the monochromatic r-component of the diffracted beam, and the dashed one shows the polarization of the monochromatic g-component. Achromatic half-wave plate 5 (Fig. 1), mounted on the path of the upper pair of diffracted bichromatic beams passing through the lens 4, rotates the plane of polarization by 90 °.

Поляризационная структура лазерных пучков непосредственно после прохождения фазовой пластинки 5, показана на Фиг. 5. Объектив 4 направляет бихроматические пучки с поляризационную структурой (Фиг. 4) на поляризационную призму Волластона 6 (Фиг. 5) ориентированную так, что плоскость расщепления ортогонально поляризованных пучков ортогональна плоскости, в которой распространяются дифрагированные бихроматические пучки.The polarization structure of the laser beams immediately after passing through the phase plate 5 is shown in FIG. 5. The lens 4 directs the bichromatic beams with a polarizing structure (Fig. 4) to the polarizing prism of Wollaston 6 (Fig. 5) oriented so that the plane of splitting of the orthogonally polarized beams is orthogonal to the plane in which diffracted bichromatic beams propagate.

Поляризационная призма 6 расщепляет бихроматические пучки с поляризационной структурой, показанной на Фиг. 5, на монохроматические пучки, поляризационная структура которых представлена на Фиг. 6. Взаимное положение акустооптического модулятора 3, объектива 4 и поляризационной призмы 6 обеспечивают оптическое сопряжение источника дифрагированных пучков в модуляторе с источником расщепленных пучков. На Фиг. 7 показана поляризационная структура световых пучков, расщепленных поляризационной призмой 6 после прохождения полуволновых фазовых пластинок 8 и 9. Объективы 7 и 10 формируют в исследуемой среде зондирующее поле как изображение источника расщепленных призмой Волластона лазерных пучков. Для гауссовых пучков оно совмещается с плоскостью пересечения перетяжек.Polarization prism 6 splits the bichromatic beams with the polarization structure shown in FIG. 5 into monochromatic beams, the polarization structure of which is shown in FIG. 6. The relative position of the acousto-optical modulator 3, lens 4, and polarizing prism 6 provide optical coupling of the source of diffracted beams in the modulator with the source of split beams. In FIG. 7 shows the polarization structure of light beams split by a polarization prism 6 after passing half-wave phase plates 8 and 9. Objectives 7 and 10 form a probe field in the medium under study as an image of a source of laser beams split by a Wollaston prism. For Gaussian beams, it is combined with the plane of intersection of the constrictions.

Фиг. 8 иллюстрирует формирование структуры зондирующего поля в пространстве волновых векторов. Направления осей координатно-измерительного базиса X, Y, Z задаются разностями волновых векторов лазерных пучков, формирующих зондирующее поле:FIG. 8 illustrates the formation of the structure of the probe field in the space of wave vectors. The directions of the axes of the coordinate measuring basis X, Y, Z are determined by the differences of the wave vectors of the laser beams forming the probe field:

Figure 00000001
Figure 00000001

Здесь ksr2=-kr1 - волновой вектор светового поля, рассеянного исследуемой средой в направлении, обратном направлению волнового вектора kr1 лазерного пучка, формирующего зондирующее поле.Here k sr2 = -k r1 is the wave vector of the light field scattered by the medium under study in the direction opposite to the direction of the wave vector k r1 of the laser beam forming the probe field.

Как известно (Ю.Н. Дубнищев, Б.С. Ринкевичюс. Методы лазерной доплеровской анемометрии. Москва. Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1982.), частотная структура света, рассеянного в зондирующем поле исследуемой средой, движущейся со скоростью v, определяется доплеровскими сдвигами частоты в r и g хроматических компонентах рассеянного света, пропорциональным проекциям вектора скорости на разности волновых векторов лазерных пучков, формирующих зондирующее поле и задающих направления осей ox, оу, oz координатно-измерительного базиса:As is known (Yu.N. Dubnischev, BS Rinkevicius. Methods of laser Doppler anemometry. Moscow. Science. Main edition of the physics and mathematics literature. 1982.), the frequency structure of light scattered in the probe field by the investigated medium moving with speed v is determined by the Doppler frequency shifts in the r and g chromatic components of the scattered light, which are proportional to the projections of the velocity vector on the difference of the wave vectors of the laser beams that form the probing field and specify the directions of the axes About basis:

Figure 00000002
Figure 00000002

Рассеянный в зондирующем поле свет объективом 10, поворотным зеркалом 11 и объективом 12 направляется на фотоприемник 13, действующий в режиме оптического смешения. В результате оптического смешения в структуре фотоэлектрического тока на выходе фотоприемника 13 появляются составляющие, частоты которых определяются разностными комбинациями частот световых полей, падающих на светочувствительную поверхность фотоприемника:The light scattered in the sounding field by the lens 10, the rotary mirror 11 and the lens 12 is sent to the photodetector 13, operating in the optical mixing mode. As a result of optical mixing in the structure of the photoelectric current at the output of the photodetector 13, components appear whose frequencies are determined by difference combinations of frequencies of the light fields incident on the photosensitive surface of the photodetector:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Компоненты фотоэлектрического тока являются частотно-модулированными сигналами. Они селектируются полосовыми фильтрами 14 и 15 с центральными частотами, соответственно, Ωr и Ωg, которые совпадают с частотами бегущих ультразвуковых волн в акустооптическом модуляторе 3.The components of the photoelectric current are frequency modulated signals. They are selected by bandpass filters 14 and 15 with central frequencies, respectively, Ω r and Ω g , which coincide with the frequencies of traveling ultrasonic waves in the acousto-optical modulator 3.

Из структуры волновых векторов световых пучков, формирующих ортогональный координатно-измерительный базис, и выражений (7) и (8) следует:From the structure of wave vectors of light beams forming an orthogonal coordinate-measuring basis, and expressions (7) and (8) it follows:

Figure 00000005
Figure 00000005

Из этих уравнений однозначно определяются

Figure 00000006
и
Figure 00000007
вектора скорости исследуемой среды:From these equations are uniquely determined
Figure 00000006
and
Figure 00000007
velocity vectors of the medium under study:

Figure 00000008
Figure 00000008

Ширина полос фильтров определяется максимальным диапазоном измеряемых скоростей. Фильтрованные сигналы через АЦП поступают в систему обработки, измеряющую частоты и, соответственно, компоненты вектора скорости. Структура и работа оптического измерительного канала, определяющего

Figure 00000009
вектора скорости, такая же, как и в прототипе. Референтный пучок формируется из падающего в измерительном канале, содержащем светоделительную пластинку 16, фазовые пластинки 17-18, зеркало 19, фильтр 20, объектив 21 и фотоприемник 22.The width of the filter bands is determined by the maximum range of measured speeds. The filtered signals through the ADC enter the processing system that measures the frequencies and, accordingly, the components of the velocity vector. The structure and operation of the optical measuring channel, which determines
Figure 00000009
velocity vector, the same as in the prototype. The reference beam is formed from the incident in the measuring channel containing the beam splitter plate 16, phase plates 17-18, mirror 19, filter 20, lens 21 and photodetector 22.

Частота фотоэлектрического тока на выходе фотоприемника 22:The frequency of the photoelectric current at the output of the photodetector 22:

Figure 00000010
Figure 00000010

Отсюда, с учетом Фиг. 8:Hence, in view of FIG. 8:

Figure 00000011
Figure 00000011

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении точности измерения скорости. Повышение точности достигается за счет выполнения брэгговского акустооптического модулятора двухволновым с отношением частот бегущих ультразвуковых волн, равным отношению волновых чисел дифрагирующих световых пучков, что обеспечивает идентичность пространственной и поляризационной структуры дифрагированных в нулевой и минус первый порядки дифракции бихроматических компонент и одинаковость условий их пространственных преобразований поляризационной призмой. Отсюда следует реализация другого технического решения, состоящего в использовании одного фотоприемника для фотоэлектрического преобразования бихроматического светового поля, рассеянного исследуемой средой и частотной селекции фотоэлектрического тока полосовыми фильтрами с последующим параллельным измерением доплеровских частотных сдвигов, несущих информацию о величине и направлении двух ортогональных компонент вектора скорости. В прототипе возможность одноканального фотоэлектрического преобразования бихроматического рассеянного поля отсутствует из-за равенства несущих частот его хроматических компонент.The technical result of the invention is to improve the accuracy of speed measurement. Improving accuracy is achieved by performing a two-wave Bragg acousto-optic modulator with a ratio of traveling ultrasonic waves frequencies equal to the ratio of wave numbers of diffracted light beams, which ensures the identity of the spatial and polarization structure of the bichromatic components diffracted to zero and minus first diffraction orders and the conditions of their spatial transformations of the polarization prism . This implies the implementation of another technical solution consisting in the use of a single photodetector for photoelectric conversion of a bichromatic light field scattered by the medium under study and frequency selection of the photoelectric current by bandpass filters with subsequent parallel measurement of Doppler frequency shifts that carry information about the magnitude and direction of two orthogonal components of the velocity vector. In the prototype, the possibility of a single-channel photoelectric conversion of a bichromatic scattered field is absent due to the equality of the carrier frequencies of its chromatic components.

Claims (1)

Лазерный доплеровский измеритель скорости, содержащий последовательно расположенные бихроматический источник двух пространственно совмещенных ортогонально поляризованных лазерных пучков с длинами волн λr и λg, первый объектив, акустооптический брэгговский модулятор бегущей волны, второй объектив, ахроматическую полуволновую фазовую пластинку, помещенную на пути одного из дифрагированных пучков, поляризационную призму Волластона, расположенную в плоскости изображения источника дифрагированных в акустооптическом модуляторе пучков, третий объектив, передняя фокальная плоскость которого совмещена с плоскостью расщепления пучков в поляризационной призме Волластона, полуволновые фазовые пластинки на путях двух расщепленных призмой Волластона пучков с длинами волн λr и λg, четвертый объектив - формирователь зондирующего оптического поля в исследуемой среде, установленное между третьим и четвертым объективами поворотное зеркало, установленную на пути светового пучка из монохроматической пары с длиной волны λg светоделительную пластинку, ориентированную под углом Брюстера, и последовательно с ней четвертьволновую пластинку, на пути отраженных светоделительной пластинкой пучков последовательно установлены четвертьволновая фазовая пластинка и зеркало, на пути светового пучка, рассеянного в направлении падающего с длиной волны λr и отраженного от светоделительной пластинки, установлены последовательно оптический фильтр на длину волны λr и фотоприемник, подключенный через АЦП к системе обработки сигналов, отличающийся тем, что брэгговский акустооптический модулятор выполнен двухволновым с отношением частот Ωr и Ωg ультразвуковых волн, равным отношению волновых чисел kr и kg дифрагирующих световых пучков, а фотоприемник, установленный на пути отраженного зеркалом рассеянного исследуемой средой светового поля, подключен к системе обработки сигналов через полосовые фильтры, центральные частоты которых равны частотам Ωr и Ωg ультразвуковых волн в акустооптическом модуляторе.Laser Doppler speed meter containing a sequentially located bichromatic source of two spatially aligned orthogonally polarized laser beams with wavelengths λ r and λ g , the first lens, an acousto-optic Bragg traveling wave modulator, a second lens, an achromatic half-wave phase plate placed in the path of one of the diffracted beams , Wollaston's polarizing prism located in the image plane of a beam diffracted in an acousto-optic modulator s, the third lens, the front focal plane of which is aligned with the plane beam splitting in the polarization prism of Wollaston, half-wave phase plate in the ways the two split prism of Wollaston beams with wavelengths λ r and λ g, the fourth lens - shaper probing optical field in the test medium, installed between the third and fourth lenses a swivel mirror mounted in the path of a light beam from a monochromatic pair with a wavelength λ g a beam splitter oriented at an angle Brewster’s scrap, and sequentially with it a quarter-wave plate, in the paths of the beams reflected by the beam splitter plate, a quarter-wave phase plate and a mirror are sequentially installed; in the path of the light beam scattered in the direction of the incident wavelength λ r and reflected from the beam splitter, an optical filter with a length of λ r waves and a photodetector connected through an ADC to a signal processing system, characterized in that the Bragg acousto-optic modulator is made of a two-wave with the ratio of the frequencies Ω r and Ω g of the ultrasonic waves, equal to the ratio of the wave numbers k r and k g of the diffracting light beams, and the photodetector installed in the path of the light field scattered by the medium under study is connected to the signal processing system through bandpass filters whose central frequencies are equal frequencies Ω r and Ω g of ultrasonic waves in an acousto-optical modulator.
RU2019111777A 2019-04-18 2019-04-18 Laser doppler velocity meter RU2707957C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111777A RU2707957C1 (en) 2019-04-18 2019-04-18 Laser doppler velocity meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111777A RU2707957C1 (en) 2019-04-18 2019-04-18 Laser doppler velocity meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2707957C1 true RU2707957C1 (en) 2019-12-02

Family

ID=68836559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019111777A RU2707957C1 (en) 2019-04-18 2019-04-18 Laser doppler velocity meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2707957C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804868C1 (en) * 2022-08-24 2023-10-09 Акционерное общество "НИИТеплоприбор" Laser relative speed recorder for ships

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4125778A (en) * 1976-09-04 1978-11-14 Rolls-Royce Limited Apparatus for laser anemometry
US4997272A (en) * 1988-03-25 1991-03-05 Iwk Regler Und Kompensatoren Gmbh 4π laser Doppler anemometer (LDA) for measuring the velocities of moving objects
US5272513A (en) * 1991-12-06 1993-12-21 Optical Air Data Systems, L.P. Laser doppler velocimeter
RU2638110C1 (en) * 2016-06-28 2017-12-11 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Laser doppler velocimeter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4125778A (en) * 1976-09-04 1978-11-14 Rolls-Royce Limited Apparatus for laser anemometry
US4997272A (en) * 1988-03-25 1991-03-05 Iwk Regler Und Kompensatoren Gmbh 4π laser Doppler anemometer (LDA) for measuring the velocities of moving objects
US5272513A (en) * 1991-12-06 1993-12-21 Optical Air Data Systems, L.P. Laser doppler velocimeter
RU2638110C1 (en) * 2016-06-28 2017-12-11 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Laser doppler velocimeter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804868C1 (en) * 2022-08-24 2023-10-09 Акционерное общество "НИИТеплоприбор" Laser relative speed recorder for ships

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3728030A (en) Polarization interferometer
US3891321A (en) Optical method and apparatus for measuring the relative displacement of a diffraction grid
US8179534B2 (en) Fixed wavelength absolute distance interferometer
US5619325A (en) Optical system for ellipsometry utilizing a circularly polarized probe beam
RU2544876C1 (en) Device to measure optical characteristics and method to measure optical characteristics
US4470696A (en) Laser doppler velocimeter
US7333214B2 (en) Detector for interferometric distance measurement
US7483145B2 (en) Simultaneous phase shifting module for use in interferometry
CN108873007B (en) Frequency modulation continuous wave laser ranging device for inhibiting vibration effect
JP4142532B2 (en) Optical speedometer, displacement information measuring device, and conveyance processing device
US4512661A (en) Dual differential interferometer
JPH07311182A (en) Evaluation of sample by measurement of thermo-optical displacement
US4180328A (en) Interferometer which corrects for spurious vibrations
CN105547197A (en) Method and device for simultaneously measuring angle and vibration based on laser self mixing interference
JP5588769B2 (en) Optical measuring device
JP2021139890A (en) Method for imaging or spectroscopy with non-linear interferometer
RU2638110C1 (en) Laser doppler velocimeter
RU2638580C1 (en) Laser doppler velocity sensor
RU2707957C1 (en) Laser doppler velocity meter
US20110299090A1 (en) Real-time interferometer
KR101198013B1 (en) Multi-wavelength heterodyne interferometer using AOTF
CN115727756A (en) Heterodyne light source for a metrology system
US11181503B1 (en) Stationary devices for determination of magnitude and polarity of electrophoretic mobility and zeta potential
Maru Laser Doppler cross-sectional velocity distribution measurement combining 16-channel spatial encoding and non-mechanical scanning
US20230069087A1 (en) Digital holography metrology system