大光程差光谱域光纤白光干涉测量技术

Spectral-domain fiber optical white-light interferometry can measure the static physical parameters by measuring the absolute optical path difference (OPD) of an interferometer. There is no mechanical scanning equipment or optical alignment device in such a system, and it can find wide applications in actual engineering. However, the measuring range of OPD is only limited in 10mm, and the white-light interferometry is required to measure large OPD. In this proposal, based on the research of large-scale wavelength scanning tunable fiber laser with narrow line band, wavelength density etalon, Fabry-Perot marker, and large phase change applicable Fourier-Transform white-light interferometry, large OPD white-light interferometry will be investigated, which is tend to measure static magnetic and under-earth strain. The technique can reach a measure range of 30 meters with a resolution of 0.1um.

光谱域光纤白光干涉测量技术是一种绝对干涉测量技术，它通过测量出干涉仪的光程差能够实现对静态物理量的测量，整个系统无机械装置和光学对准，具有显著的工程实用性。但目前的光谱域光纤白光干涉测量技术能够测量的光程差小于10mm,因此需要研究大光程差的光纤白光干涉测量技术。本申请在研制宽扫描范围窄线光纤激光器、密集型光纤标准具、高稳定光纤标记、大相位差傅立叶变换白光干涉测量术的基础上，结合高灵敏度磁场传感器和地应变仪，研究大光程差光纤白光干涉测量技术。研究出测量光程差达到30米、分辨率达到0.1微米的绝对光程差测量技术和仪器。

成功研制出了宽扫描范围窄线宽的激光器，波长调谐范围大于90nm，不扫描时线宽小于0.08pm，扫描线宽小于0.02nm；研制了高稳定、高密度的光纤标准具和高精细度的法珀标记，光纤标准具光谱间隔为20pm，高精细度的法珀标记的FSR为50nm，精细度达到500；以傅里叶变换的白光干涉测量算法为基础，研制出了大光程差光纤白光干涉解调算法，使得光程差达到30m，分辨率优于0.1μm。研制成功基于大光程差白光干涉测量仪的光纤磁力仪，高温位移测量仪，光纤地应变仪，实验测试这几种静态物理量传感器具有高灵敏度、大动态范围、无源等特点。申请发明专利7项，授权4项，发表论文27篇，其中SCI收录18篇，培养博士研究生3人，硕士研究生11人。研究成果在国防、航天航空领域得以应用，为多个国家重大项目提供了技术保障，是航天某院各型导弹尾喷管高温位移测量的唯一手段，研究成果得到军委科技委项目的滚动支持，作为成果的一部分获得2018年教育部发明一等奖（项目负责人排名第3）。