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纳米技术的发展需要体积紧凑(线度小于20mm)、高分辨率(优于1×10<-7>弧度)的测角装置,而已有的测角原理和方法在进一步减小体积和提高测量分辨率方面存 在一定的困难.探索能够实现高分辨率并且体积紧凑的角度测量的新原理就具有很重要的竟义.该文系统分析了表面等离子体共振(SPR)的相位和振幅特征.根据共振角附近SPR的相位对入射角的高度敏感性,首次提出了基于表面等离子体共振原理进行微小角度测量的原理,它具有测量分辨率高和体积紧凑的优点.该原理采用磁光调制方法检测SPR反射光的相位改变,而该相位变化量比入射角的变化大两个数量级,由此知道导致相位改变的入射角的变化量.这就是利用表面等离子体共振提高测角分辨率的基本思想.基于SPR和磁光调制的测角分辨可以达到10<-8>弧度的数量级.针对系统的要求,设计了新型结构的 调制器,减小了旋光漂移对测量的影响.以这种磁光调制器进行了滚转角误差测量实验,测量分辨率达到3.3×10<-7>弧度(0.07角秒),稳定性偏差为1.7×10<-6>弧度(0.35角秒).对SPR传感器进行了优化设计.在理论计算的基础上,对金膜厚度和直角棱镜优化设计,使SPR传感器具有体积小(受到光束大小的限制)和灵敏度高的特点.设计了光学系统,建立高分辨率的角度测量实验装置.进行了基于SPR的高分辨率测角实验,实验结果:测量分辨率达到3.0×10<-8>弧度,线性范围为2.6×10<-4>弧度,长期稳定性偏差为2.8×10<-7>弧度.理论和实验表明,该文提出的基于 SPR的测角原理在实现分辨率高、体积紧凑的角度测量上是行之有效的.