中继式飞秒脉冲高精度位移探测方法

摘要

中继式飞秒脉冲高精度位移探测方法属于引力波探测领域，该方法采用了脉冲时域锁定式中继测量结构，通过三个飞秒锁相中继器的级联对测量光的光功率进行放大，将系统回光功率由被测距离的四次方衰减函数变为了平方衰减函数，实现了外太阳系尺度的超远距离动态位移探测；通过光延迟线扫描实现了亚纳米级位移探测灵敏度；测量端和三个飞秒锁相中继器之间相对独立，避免了相距遥远的卫星间的实时通信和高精度时钟同步问题。

主权项

一种中继式飞秒脉冲高精度位移探测方法，其特征在于：该方法步骤如下：a、在测量端，由飞秒激光器(11)发出的飞秒激光脉冲序列经过一号偏振分光镜(5)后分为两束，其中一束作为测量信号A发射向一号飞秒锁相中继器(6)，另一束作为参考信号由平衡光电探测单元(10)进行探测；b、一号飞秒锁相中继器(6)对探测到的测量信号A进行有源功率放大，并将测量信号B发射向二号飞秒锁相中继器(7)，同时保证测量信号A和测量信号B之间的脉冲在时域上精确重叠并互锁；c、二号飞秒锁相中继器(7)对探测到的测量信号B进行有源功率放大，并将测量信号C发射向三号飞秒锁相中继器(8)，同时保证测量信号B和测量信号C之间的脉冲在时域上精确重叠并互锁；d、三号飞秒锁相中继器(8)对探测到的测量信号C进行有源功率放大，并将回光信号发射回测量端，同时保证测量信号C和回光信号之间的脉冲在时域上精确重叠并互锁；e、在测量端，接收到的回光信号与参考信号一同由平衡光电探测单元(10)进行探测，并将产生的反馈信号输出至控制单元(1)；控制单元(1)产生控制信号驱动精密位移台(4)沿精密直线导轨(3)运动，通过光延迟线扫描的方式对参考信号的光程进行反馈控制，使得回光信号和参考信号的脉冲在时域上精确重叠并互锁；f、在测量端，当回光信号和参考信号已经锁定后，若测量端和二号飞秒锁相中继器(7)之间产生相对位移，将导致回光信号和参考信号在时域上产生偏差；控制单元(1)控制精密位移台(4)改变参考信号光程，直至回光信号和本地参考信号的脉冲序列重新锁定，则精密位移台(4)产生的位移量即为被测位移量。