皮米分辨力外差干涉仪光电探测信号处理一体化技术
发布时间：2021-12-12 13:25
引力波探测和精密微电子制造装备的蓬勃发展,驱动着超精密位移测量技术向着皮米量级测量分辨力不断进步,这对目前广为应用的超精密外差激光干涉技术带来了挑战。为实现更高分辨力的位移测量,新一代的外差激光干涉仪中已经开始采用基于双正交锁相放大原理的信号处理技术。但为达到皮米量级的测量分辨力,仍需要将外差激光干涉系统中各个模块的噪声抑制在一定的水平之下。其中,来自光电探测电路的噪声和信号处理电路的噪声是限制该干涉测量系统噪声水平的关键因素。本文将首先从超精密外差干涉测量的原理出发,详细介绍其光电探测和信号处理过程,分析各过程中的噪声来源与等效噪声电压强度范围,并最终建立起外差干涉测量系统中噪声强度与测量分辨力之间的数学模型,以此为基础指导各环节噪声抑制工作的进行。针对超精密外差干涉测量中光电探测电路噪声严重制约系统测量分辨力的问题,本文对皮米量级低噪声光电探测技术展开研究:从光电转换元件的器件特性出发,根据光电探测器固定增益下偏置电压与温度的关系,设计了温度补偿模块以抑制环境温度对探测输出增益大小的影响。实验结果表明,课题所设计的温度补偿电路可以随着环境温度的变动而实时调整系统偏置电压,提高了雪崩...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光刻机中的外差干涉应用
) ASML 光刻机[14]b) ZML800 在光刻机中图 1-1 光刻机中的外差干涉应用领域，对外差干涉仪的使用更是达到了登峰造极引力波探测的地面干涉仪系统主要代表包括美国的RGO、德国英国合作的 GEO600 以及日本的 TAMA波探测项目主要以 eLISA 为代表[18,19]，如图 1-2 eLISA 探测项目中，其探测的频率范围在 10-3~1 pm·Hz1/2。
优劣很大程度上决定了干涉测量系统的测量水平的提升依赖着干涉仪系统中光电探测和术电探测技术中的核心器件，真正实现光信号劣在光电探测中具有举足轻重的地位。环境性，其内部增益、暗电流噪声等效功率等参抑制环境温度变化对探测器的影响，目前主探测器进行增益稳定性控制。光电信号探测器中，光电探测元件通常选用Pt 公司所生产的 10780C 型光电探测器[11]。由器光电灵敏度较低，信号增益小，导致探测领域。并且在工作过程中，该探测器自身发二极管的增益稳定性，降低了干涉测量精度
【参考文献】：
期刊论文
[1]首例引力波探测事件GW150914与引力波天文学[J]. 刘见,王刚,胡一鸣,张腾,罗子人,王晴岚,邵立晶. 科学通报. 2016(14)
[2]闭环温度控制的APD光电探测器设计[J]. 刘风江,张晓青,贾豫东. 传感器与微系统. 2016(05)
[3]Technology for the next gravitational wave detectors[J]. MITROFANOV Valery P.,CHAO Shiuh,PAN Huang-Wei,KUO Ling-Chi,COLE Garrett,DEGALLAIX Jerome,WILLKE Benno. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2015(12)
[4]空间激光干涉引力波探测与早期宇宙结构形成[J]. 龚雪飞,徐生年,袁业飞,白姗,边星,曹周键,陈葛锐,董鹏,高天舒,高伟,黄双林,李玉龙,刘影,罗子人,邵明学,孙宝三,唐文林,于品,徐鹏,臧云龙,张海鹏,刘润球. 天文学进展. 2015(01)
[5]空间激光干涉引力波探测[J]. 罗子人,白姗,边星,陈葛瑞,董鹏,董玉辉,高伟,龚雪飞,贺建武,李洪银,李向前,李玉琼,刘河山,邵明学,宋同消,孙保三,唐文林,徐鹏,徐生年,杨然,靳刚. 力学进展. 2013(04)
[6]光刻机工件台控制系统设计[J]. 李聪,刘杨,王公峰. 自动化技术与应用. 2012(10)
[7]美国国家纳米技术计划最新战略规划及发展情况分析[J]. 齐晓丰. 军民两用技术与产品. 2012(08)
[8]雪崩光电探测器的噪声抑制技术研究[J]. 郭赛,丁全心,羊毅. 电光与控制. 2012(03)
[9]高测速双纵模双频激光干涉仪系统的研究[J]. 吴燕华,董璐,张涛. 工具技术. 2010(07)
[10]国际主流光刻机研发的最新进展[J]. 袁琼雁,王向朝. 激光与光电子学进展. 2007(01)
博士论文
[1]基于双频激光干涉测量的大行程纳米定位技术及其应用研究[D]. 于海利.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
硕士论文
[1]皮米分辨力双频激光干涉仪相位细分技术研究[D]. 蔡海蛟.哈尔滨工业大学 2015
[2]高速双纵模双频激光干涉仪系统的研究[D]. 闫晓茹.四川大学 2004
本文编号：3536754
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光刻机中的外差干涉应用
) ASML 光刻机[14]b) ZML800 在光刻机中图 1-1 光刻机中的外差干涉应用领域，对外差干涉仪的使用更是达到了登峰造极引力波探测的地面干涉仪系统主要代表包括美国的RGO、德国英国合作的 GEO600 以及日本的 TAMA波探测项目主要以 eLISA 为代表[18,19]，如图 1-2 eLISA 探测项目中，其探测的频率范围在 10-3~1 pm·Hz1/2。
优劣很大程度上决定了干涉测量系统的测量水平的提升依赖着干涉仪系统中光电探测和术电探测技术中的核心器件，真正实现光信号劣在光电探测中具有举足轻重的地位。环境性，其内部增益、暗电流噪声等效功率等参抑制环境温度变化对探测器的影响，目前主探测器进行增益稳定性控制。光电信号探测器中，光电探测元件通常选用Pt 公司所生产的 10780C 型光电探测器[11]。由器光电灵敏度较低，信号增益小，导致探测领域。并且在工作过程中，该探测器自身发二极管的增益稳定性，降低了干涉测量精度
【参考文献】：
期刊论文
[1]首例引力波探测事件GW150914与引力波天文学[J]. 刘见,王刚,胡一鸣,张腾,罗子人,王晴岚,邵立晶. 科学通报. 2016(14)
[2]闭环温度控制的APD光电探测器设计[J]. 刘风江,张晓青,贾豫东. 传感器与微系统. 2016(05)
[3]Technology for the next gravitational wave detectors[J]. MITROFANOV Valery P.,CHAO Shiuh,PAN Huang-Wei,KUO Ling-Chi,COLE Garrett,DEGALLAIX Jerome,WILLKE Benno. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2015(12)
[4]空间激光干涉引力波探测与早期宇宙结构形成[J]. 龚雪飞,徐生年,袁业飞,白姗,边星,曹周键,陈葛锐,董鹏,高天舒,高伟,黄双林,李玉龙,刘影,罗子人,邵明学,孙宝三,唐文林,于品,徐鹏,臧云龙,张海鹏,刘润球. 天文学进展. 2015(01)
[5]空间激光干涉引力波探测[J]. 罗子人,白姗,边星,陈葛瑞,董鹏,董玉辉,高伟,龚雪飞,贺建武,李洪银,李向前,李玉琼,刘河山,邵明学,宋同消,孙保三,唐文林,徐鹏,徐生年,杨然,靳刚. 力学进展. 2013(04)
[6]光刻机工件台控制系统设计[J]. 李聪,刘杨,王公峰. 自动化技术与应用. 2012(10)
[7]美国国家纳米技术计划最新战略规划及发展情况分析[J]. 齐晓丰. 军民两用技术与产品. 2012(08)
[8]雪崩光电探测器的噪声抑制技术研究[J]. 郭赛,丁全心,羊毅. 电光与控制. 2012(03)
[9]高测速双纵模双频激光干涉仪系统的研究[J]. 吴燕华,董璐,张涛. 工具技术. 2010(07)
[10]国际主流光刻机研发的最新进展[J]. 袁琼雁,王向朝. 激光与光电子学进展. 2007(01)
博士论文
[1]基于双频激光干涉测量的大行程纳米定位技术及其应用研究[D]. 于海利.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
硕士论文
[1]皮米分辨力双频激光干涉仪相位细分技术研究[D]. 蔡海蛟.哈尔滨工业大学 2015
[2]高速双纵模双频激光干涉仪系统的研究[D]. 闫晓茹.四川大学 2004
本文编号：3536754
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