Симметричная двухчастотная рефлектометрия в лазерных системах контроля параметров природной и искусственных сред

• Автор: Морозов, Олег Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 383 с. : ил.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
И ОБОЗНАЧЕНИЙ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Открытые и встроенные ДРСК параметров
природной и искусственных сред
1.1.1. Открытые ДРСК параметров природной
и искусственных сред
1Л .2. Встроенные ДРСК параметров природной
и искусственных сред
1Л .3. Применение симметричного двухчастотного излучения в открытых и встроенных ДРСК параметров природной и искусственных сред
1.2. Оценка возможности получения симметричного двухчастотного излучения в УФДЛИ
1.3. Анализ уровня развития ВОД для встроенных ДРСК
1.4. Симметричные открытые и встроенные ДРСК
параметров природной и искусственных сред
1.5. Цель исследования и основные задачи,
решаемые в диссертации
ГЛАВА 2. АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫЙ МЕТОД
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОДНОЧАСТОТНОГО КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В СИММЕТРИЧНОЕ ДВУХЧАСТОТНОЕ
2.1. Теоретическое обоснование амплитудно-фазового метода преобразования одночастотного колебания
в симметричное двухчастотное
2.2. Исследование характеристик спектра двухчастотного колебания при отклонении параметров преобразования частоты от оптимальных
2.2.1. Теоретические исследования спектрального состава выходного излучения при изменении коэффициента амплитудной модуляции т(Ь) и величины дискретного изменения фазы несущего излучения
2.2.2. Экспериментальные исследования спектрального состава выходного излучения при изменении коэффициента амплитудной модуляции т(Ь) и величины дискретного изменения фазы несущего излучения
2.2.3. Выводы по разделу

2.3. Краткое обсуждение полученных результатов
2.4. Информационная структура двухчастотного
симметричного колебания
2.4.1. Анализ амплитудных соотношений мгновенных
компонент симметричного двухчастотного колебания
2.4.2. Анализ фазовых соотношений мгновенных
компонент симметричного двухчастотного колебания
2.4.3. Анализ градиентных соотношений мгновенных
компонент симметричного двухчастотного колебания
2.4.4. Выводы по разделу
2.5. Анализ возможности применения симметричных двухчастотных сигналов в ДРСК природной
и искусственных сред
2.6. Выводы по главе
Глава 3. УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ СИММЕТРИЧНОГО ДВУХЧАСТОТНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО МЕТОДА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ
3.1. Краткие сведения из теории модуляции
оптического излучения
3.2. Теоретические исследования спектрального состава выходного излучения с учетом модуляционных характеристик электрооптических устройств
3.2.1. Вывод спектра выходного симметричного
двухчастотного излучения
3.2.2. Теоретические исследования влияния параметров преобразования на спектральный состав
выходного излучения
3.2.3. Выводы по разделу
3.3. Электрооптические устройства формирования симметричного двухчастотного излучения
3.3.1. Двухмодуляторное устройство формирования симметричного двухчастотного излучения
3.3.2- Однокристальное устройство формирования
симметричного двухчастотного излучения
3.3.3. Анализ работы устройств формирования
симметричного двухчастотного излучения
3.3.4. Выводы по разделу
3.4. Использование АЭМ в качестве устройства
формирования симметричного двухчастотного излучения
3.4.1. Вывод спектра излучения на выходе АЭМ
по напряженности поля
3.4.2. Экспериментальные исследования спектра излучения
на выходе АЭМ

3.4.3. Исследование влияния отклонения параметров преобразования на спектральный состав
излучения на выходе АЭМ
3.4.4. Выводы по разделу
3.5. Выводы по главе
ГЛАВА 4. СИММЕТРИЧНЫЕ ДРСК ПАРАМЕТРОВ
ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ОТКРЫТОГО ТИПА
4.1. Общие соображения
4.2. Лидарная система с симметричным
двухчастотным гетеродином
4.3. Лидарная система со сканированием
контура линии поглощения газа
4.4. Лидарная система с настройкой
на центр контура линии поглощения
4.4.1. Дифференциальный анализ взаимодействия симметричного двухчастотного колебания
с абстрактным контуром линии поглощения
4.4.2. Интегральный анализ взаимодействия симметричного двухчастотного колебания
с абстрактным контуром поглощения
4.4.3. Выводы по разделу
4.5. Симметричные лазерные
фотоэлектрические спектрометры аэрозолей
4.5.1. Гетеродинный ЛФЭС на базе симметричного УФДЛИ
4.5.2. Внутрирезонаторный ЛФЭС со сканированием
длины резонатора
4.5.3. Выводы по разделу
4.6. Симметричные лазерные интерферометры
4.7. Выводы по главе
ГЛАВА 5. БАЗОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИММЕТРИЧНЫХ ДРСК
ВСТРОЕННОГО ТИПА
5.1. Волоконно-оптические устройства формирования симметричного двухчастотного излучения
5.1.1. Спектр излучения на выходе анизотропного ВС
5.1.2. Возможности практической реализации симметричных УФДЛИ для встроенных ДРСК
5.1.3. Выводы по разделу
5.2. ВОД на базе двух скрученных ВС с замкнутыми концами
и переменным шагом скрутки
5.2.1. Общие соображения
5.2.2. Измерительные преобразователи на базе ВОД из двух скрученных ВС с замкнутыми концами
и переменным шагом скрутки

только проблему стабильности разностной частоты, но и затрудняет получение малых разносов частоты (диапазон ограничен снизу частотами межмодовых интервалов).
В отличии от лазеров с помощью механических устройств преобразования возможно высокоэффективное и простое получение разностных частот в диапазоне до 100 кГц. Однако на практике обычно требуются разностные частоты порядка единиц МГц. Основной недостаток механических устройств -нестабильность разностной частоты, обусловленная нестабильностью вращения приводящих устройств, неоднородностью рассеивающих поверхностей. Этот недостаток препятствует широкому использованию вращающейся дифракционной решетки, несмотря на то, что с ее помощью можно получить разносы в широком, до 500 МГц, диапазоне.
В лазерной интерферометрии широкое применение получили двухчастотные лазерные излучатели на базе лазеров, использующих для получения двух частот эффект Зеемана. Следует отметить такие преимущества этих устройств, как возможность работы в широком диапазоне разностных частот от десятков кГц до сотен МГц при их нестабильности 1СГ8. Однако получение такой нестабильности требует сложнейших систем автоподстройки разностной частоты. Кроме того, лазеры на эффекте Зеемана характеризуются наличием сильной Б-образной зависимостью разностной частоты от величины напряженности магнитного поля и уровня накачки, необходимостью формирования опорного канала для эффективной обработки сигнала.
Преодолеть эти недостатки можно с помощью акусто- и электрооп-тических УФ ДЛИ. Преимущества создания двухчастотного излучения на их базе заключаются, во-первых, в однозначном соответствии величины разностной частоты и частоты управляющего поля, во-вторых, в возможности получения высокой стабильности разностной частоты, которая в основном определяется стабильностью частоты управляющего поля, и, наконец, в-третьих, в возможности исключения опорного канала, ибо в качестве опорного сигнала,