レーザー自己混合干渉測定におけるベクトル合成による直交信号構築

科学分野:

• 光学およびフォトニクス
• 計測および測定科学
• 信号処理

背景:

• レーザー自己混合（SM）干渉測定は、超精密測定に不可欠です。
• 従来の直交位相展開法（QPUM）は厳密な直交信号を必要とし、不一致は誤差を生じさせます。
• 既存の手法は、信号精度と計算効率に関する課題に直面しています。

研究 の 目的:

• SM信号のための新しいベクトル合成直交構築アルゴリズムを提示すること。
• 単純な加算および減算操作を使用して厳密な直交信号構築を可能にすること。
• SM干渉測定の精度と効率を向上させること。

主な方法:

• 位相シフトを持つ2つのSM信号から直交信号を構築するためのベクトル合成アルゴリズムを開発しました。
• 多縦モードレーザーSM位相シフト生成システムでアルゴリズムを実装およびテストしました。
• スペックル干渉を含む条件下での実験的およびシミュレーション研究を通じてこの方法を検証しました。

主要な成果:

• 非定常ターゲット（ピーク・トゥ・ピーク変位3.193 µm）で65 nmの変位再構築誤差を達成しました。
• 従来の計算時間の1/34.2（97%削減）しか必要としない、計算コストの大幅な削減を示しました。
• このアルゴリズムはスペックル干渉に対する堅牢性を示します。

結論:

• ベクトル合成アルゴリズムは、SM干渉測定のためのシンプルで効率的かつ正確な直交信号構築を提供します。
• この技術は、計算の単純さ、高速処理、精密な位相シフト、スペックル耐性、およびゼロキャリブレーションを提供します。
• オンライン測定および低電力アプリケーションにおける堅牢で高リアルタイムのSM復調に理想的なソリューションです。