FFT相位提取在激光自混合微位移测量中的应用

"该文提出了一种利用快速傅里叶变换(FFT)提取相位的激光自混合微位移测量方法，旨在提升测量精度至纳米级别。通过分析自混合干涉信号，该方法无需增加系统复杂性，适用于低速、小幅度运动物体的微位移测量。文中详细探讨了反馈光水平、傅里叶变换周期、物体运动速度和振动幅度等四个关键影响因素，并通过仿真和实验验证了方法的有效性。通过合理选择参数，可以实现10纳米以内的高精度测量。" 激光自混合微位移测量是一种基于激光干涉原理的技术，用于检测微小位移变化。该技术的核心是激光器内部的自混合效应，即激光在谐振腔内与自身相互作用，产生干涉。当谐振腔长度发生微小变化时，干涉信号的相位会随之改变，从而反映出位移信息。然而，由于相位信息通常包含在连续的干涉信号中，提取这一信息并转化为精确的位移值是一项挑战。 本文提出的FFT相位提取方法，是利用快速傅里叶变换将时域信号转换到频域，以便更容易地解析相位信息。FFT是一种高效计算离散傅里叶变换的算法，它能够快速得到信号的频率成分，有助于分离出与微位移相关的相位变化。通过调整傅里叶变换的周期大小，可以适应不同速度的物体运动。同时，反馈光水平的选择影响着信号的信噪比，适当的水平能确保有效捕获到微弱的相位变化。 仿真和实验研究表明，这种方法对于低速和小幅度振动的物体具有良好的适用性。通过对四种主要影响因素的分析，研究人员能够优化测量条件，进一步提高精度。实验结果显示，通过选择合适的参数，激光自混合微位移测量的精度可以达到10纳米以内，这对于需要高精度测量的应用领域如精密机械、生物医学和纳米技术等具有重要意义。 这种基于FFT的相位提取方法为激光自混合微位移测量提供了新的思路，不仅提高了测量精度，还降低了系统的复杂性，为微位移测量技术的发展做出了重要贡献。在未来的研究中，此方法有望被应用于更广泛的微纳尺度测量任务中，推动相关领域的科技进步。