Erzeugung einer variablen Trägerfrequenz für Laser-Doppler-Vibrometer auf der Basis eines optischen Phasenregelkreises

Stand der Technik/Motivation

• Bei der Verwendung herkömmlicher akustooptischer Geräte (z.B. Bragg-Zellen) kann keine variable Offset-Frequenz erreicht werden. Und die beschränkte Höchstfrequenz akustooptischer Geräte schränkt ihre breite Anwendung ein.
• Aufgrund der begrenzten Beziehung zwischen der Trägerfrequenz und der Schwingungsfrequenz werden herkömmliche LDVs mit akustooptischen Geräten kaum für verschiedene Messungen mit einer relativ großen Variation der Schwingungsfrequenz eingesetzt.
• Die Nachteile des konventionellen LDV in Bezug auf Volumen und Preis stehen der Tendenz zum tragbaren Instrument entgegen
• Die Durchführbarkeit und die Gestaltungskriterien für den Einsatz von OPLL sind vorläufig geprüft worden. Das Ergebnis hat die Vorteile von LDVs mit einer Struktur von OPLL (OPLL-LDV) bei der Erzeugung einer variablen Trägerfrequenz und ihre verlockenden Aussichten aufgezeigt.

Ziel

• Etablierung der experimentellen Plattform und Realisierung der variablen Trägerfrequenzerzeugung.
• Untersuchung des Zusammenhangs zwischen den Parametern der OPLL- und LDV-Eigenschaften und Aufbau eines entsprechenden mathematischen Modells sowie Suche nach einer optimalen Lösung mit minimalem Rauschen.

Methode

Versuchsaufbau für die OPLL-LDV

1. Erzeugung eines variablen Trägers über eine optische Phasenregelschleife.

• Eine Heterodyn-OPLL wird mit einer Offset-Frequenz des lokalen Oszillators aufgebaut.
• Der Träger in LDV kann durch die offsetgesperrte OPLL ausgewählt werden.[1]

[1] Gao, Chunlin, and Christian Rembe. "A Variable Carrier Generation for Heterodyne LDV with an Optical Phase-locked Loop." In Journal of Physics: Conference Series, vol. 2698, no. 1, p. 012018. IOP Publishing, 2024.

2. Verbesserung der Rauschleistung durch Latenzkompensation in OPLL-LDV

• Erstellung eines mathematischen Modells zur Untersuchung der Wirkung des Parameters in OPLL für LDV-Eigenschaften.
• Schätzen Sie den optimalen Arbeitsabstand mittels des mathematischen Modells
• Einsatz des Master-Lasers als Messarm (mit der Schätzung des optimalen Arbeitsabstandes) zur Kompensation der Lateeit in der OPLL.

2. Die Oberwellenverriegelungstechnologie zur Verbesserung der Erkennungsfähigkeit von OPLL-LDV bei niederfrequenten Trägern

• Vervollständigen Sie die OPLL-LDV und verbessern Sie die Stabilität
• Anpassen der Frequenz des freilaufenden Schwebungssignals an die harmonische Komponente des Lokaloszillatorsignals