Jak działają precyzyjne laserowe mierniki odległości do 1m z dokładnością 1?m?
Jak mierzyc odleglosc laserem?
From: wikiera_at_nospam_fox.ds14.agh.edu.pl (Jacek Wikiera)
Subject: Jak mierzyc odleglosc laserem?
Date: 4 Jun 1998 16:45:38 GMT
Czy ktos wie, jak dzialaja precyzyjne laserowe mierniki
polozenia/przesuniecia? Chodzi mi o odleglosci rzedu 1m, dokladnosci
rzedu 1um (a nie np. odleglosciomierze do zastosowan geodezyjnych).
Jesli by chciec mierzyc czas powrotu odbitej fali, to wychodza bardzo
duze rozdzielczosci (ponizej 1ps).
Jezeli mialby to byc interferometr, to z kolei odpada zastosowanie
diody laserowej (bo dlugosc emitowanej fali zmienia sie wraz z temperatura
diody). Wiec moze to sa interferometry z laserami, ale nie polprzewodnikowymi?
__ Jacek
Real programmers use integers.
From: "Jaroslaw Lis" <lis_at_nospam_papuga.ict.pwr.wroc.pl>
Subject: Re: Jak mierzyc odleglosc laserem?
Date: 4 Jun 1998 19:05:21 GMT
Jacek Wikiera <wikiera_at_nospam_fox.ds14.agh.edu.pl> wrote:
Czy ktos wie, jak dzialaja precyzyjne laserowe mierniki
polozenia/przesuniecia? Chodzi mi o odleglosci rzedu 1m, dokladnosci
rzedu 1um (a nie np. odleglosciomierze do zastosowan geodezyjnych).
Jesli by chciec mierzyc czas powrotu odbitej fali, to wychodza bardzo
duze rozdzielczosci (ponizej 1ps).
Jezeli mialby to byc interferometr, to z kolei odpada zastosowanie
diody laserowej (bo dlugosc emitowanej fali zmienia sie wraz z temperatura
diody). Wiec moze to sa interferometry z laserami, ale nie polprzewodnikowymi?
To jest interferometr.
Znajomi robili to tak:
- Laser He-Ne. Zakupiona rura rozcieta, do srodka wstawione cos z jodem,
zwierciadlo na piezoceramice, i zaspawane.
- Laser umieszczony w polu magnetycznym, co powoduje ze tworza sie dwa
mody, spolaryzowane kolowo, kazdy przeciwnie, i nieznacznie rozniace
sie czestotliwocia. O pare MHz.
-jeden mod wysylano w przestrzen, drugi .... byl uzywany do zdudniania
z powracajacym.
O ile obserwowano stala czestotliwosc, to obiekt sie nie ruszal.
Kazde przesuniecie powoduje zmiane czestotliwosci, wystarzczy to pocalkowac
i wyswietlic.
To tego dochodzily jakies ambitne uklady stabilizacji pozycji zwierciadla
itp.
J.
From: Olgierd Cybulski <cybulski_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl>
Subject: Re: Jak mierzyc odleglosc laserem?
Date: Thu, 04 Jun 1998 21:48:36 +0200
Jaroslaw Lis wrote:
To jest interferometr.
Znajomi robili to tak:
- Laser He-Ne. Zakupiona rura rozcieta, do srodka wstawione cos z jodem,
zwierciadlo na piezoceramice, i zaspawane.
- Laser umieszczony w polu magnetycznym, co powoduje ze tworza sie dwa
mody, spolaryzowane kolowo, kazdy przeciwnie, i nieznacznie rozniace
sie czestotliwocia. O pare MHz.
-jeden mod wysylano w przestrzen, drugi .... byl uzywany do zdudniania
z powracajacym.
O ile obserwowano stala czestotliwosc, to obiekt sie nie ruszal.
Kazde przesuniecie powoduje zmiane czestotliwosci, wystarzczy to pocalkowac
i wyswietlic.
To tego dochodzily jakies ambitne uklady stabilizacji pozycji zwierciadla
itp.
Co do ukladow stabilizacji - da sie to zrobic calkiem prosto.
Na drodze wiazki wstawia sie beam-spliter, i rozdzielone swiatlo
wprowadza sie do etalonu. Za etalonem jest fotodioda.
Polozenie luster lasera ustawia sie tak, by
czestotliwosc swiatla lezala na zboczu rezonansowego
piku etalonu. Stabilizacja polega na utrzymaniu
stalego pradu fotodiody, tzn. gdy jest zbyt duzy -
odleglosc luster zostaje zmniejszona, gdy zbyt maly -
odwrotnie. Polozenia luster sa zmieniane poprzez
element piezoelektryczny lub magnetostrykcyjny.
Najlepiej w ogole zrezygnowac z ruchomego lustra i
wstawic zamiast niego siatke dyfrakcyjna w ukladzie
Littrowa. Wowczas obroty siatki zmieniaja czestotliwosc
lasera.
Powyzsza metoda stabilizacji jest odporna nawet na drgania
mechaniczne luster, ktore prowadza do duzych zmian
dlugosci fali. Po prostu liczy sie przechodzace rezonansowe maksima
etalonu z uwzglednieniem kierunku ich dryftu.
Jesli chodzi o zastosowanie diod laserowych w pomiarach
odleglosci - diody te wbrew pozorom nadaja sie znakomicie.
Trzeba tylko wstawic na drodze wiazki siatke dyfrakcyjna
w ukladzie Litrowa (dodatkowy rezonator),
a wiazke uzytkowa wyprowadzac przez beam-spliter.
Oczywiscie powyzsza metoda stabilizacji nadaje sie tylko
do duzych i precyzyjnych ukladow. Fabryczne urzadzenia
metryczne sa mniej dokladne i nie stosuja wyszukanych
metod stabilizacji.
O.C.
----------------------------------------
pies pileon kameleon
----------------------------------------
From: "Jaroslaw Lis" <lis_at_nospam_papuga.ict.pwr.wroc.pl>
Subject: Re: Jak mierzyc odleglosc laserem?
Date: 5 Jun 1998 09:40:47 GMT
Olgierd Cybulski <cybulski_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl> wrote:
Jaroslaw Lis wrote:
To tego dochodzily jakies ambitne uklady stabilizacji pozycji zwierciadla
Co do ukladow stabilizacji - da sie to zrobic calkiem prosto.
Na drodze wiazki wstawia sie beam-spliter, i rozdzielone swiatlo
wprowadza sie do etalonu. Za etalonem jest fotodioda.
Polozenie luster lasera ustawia sie tak, by
czestotliwosc swiatla lezala na zboczu rezonansowego
piku etalonu. [...]
Najlepiej w ogole zrezygnowac z ruchomego lustra i
wstawic zamiast niego siatke dyfrakcyjna w ukladzie
Littrowa. Wowczas obroty siatki zmieniaja czestotliwosc
lasera.
Obawiam sie ze tu siatka nie pomoze. Siatka to mozesz ograniczyc ilosc
modow jednoczesnie generowanych przez laser. A tu musisz miec
i tak jeden mod [no, rozdwojony magnesem] i wlasnie ten stabilizowac.
Siatka na to nie pomoze bo modu nie przesunie..
Jesli chodzi o zastosowanie diod laserowych w pomiarach
odleglosci - diody te wbrew pozorom nadaja sie znakomicie.
Trzeba tylko wstawic na drodze wiazki siatke dyfrakcyjna
w ukladzie Litrowa (dodatkowy rezonator),
a wiazke uzytkowa wyprowadzac przez beam-spliter.
A nie za duzo modow po tej siatce zostanie? No i co ze sprawnoscia
ukladu ?
J.
From: Olgierd Cybulski <cybulski_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl>
Subject: Re: Jak mierzyc odleglosc laserem?
Date: Wed, 10 Jun 1998 01:32:35 +0200
Jacek Wikiera wrote:
Czy ktos wie, jak dzialaja precyzyjne laserowe mierniki
polozenia/przesuniecia? Chodzi mi o odleglosci rzedu 1m, dokladnosci
rzedu 1um (a nie np. odleglosciomierze do zastosowan geodezyjnych).
Jesli by chciec mierzyc czas powrotu odbitej fali, to wychodza bardzo
duze rozdzielczosci (ponizej 1ps).
Jezeli mialby to byc interferometr, to z kolei odpada zastosowanie
diody laserowej (bo dlugosc emitowanej fali zmienia sie wraz z temperatura
diody). Wiec moze to sa interferometry z laserami, ale nie polprzewodnikowymi?
Przypomniala mi sie jeszcze jedna metoda - bardzo precyzyjna,
lecz nadajaca sie tylko do pomiaru przesuniec wzdluz stabilnej
(niedrgajacej) szyny.
Dobry CW-laser swieci przez poszerzacz wiazki pod malym katem
na uklad dwu luster o niewielkiej przepuszczalnosci.
Pierwsze stoi zaraz za laserem, drugie jest ruchome
(przymocowane do czegos, czego przesuniecie chcemy mierzyc).
Lustra dzialaja jako interferometr Fabry-Perota,
tak wiec swiatlo wychodzace z interferometru (po tej samej stronie
co laser) ma silne minima absorbcyjne dla pewnych odleglosci
pomiedzy lustrami. Dokladnosc metody jest okreslona przez:
A. Stabilnosc i szerokosc widma lasera
B. Stabilnosc kata wejscia swiatla z lasera do ukladu luster
C. Stabilnosc rowneleglosci luster
Mozna osiagnac dokladnosc okolo 250 nm.
Metoda znakomicie nadaje sie do pomiarow rozszerzalnosci
materialow (np. temperaturowej, piezoelektrycznej itp).
O.C.
----------------------------------------
pies pileon kameleon
----------------------------------------