Six-degrees-of-freedom test mass readout via optical phase-locking heterodyne interferometry
本文提出一种基于光锁相外差干涉测量的六自由度检验质量读出系统，利用象限光电探测器与偏振复用技术，在1 Hz处实现4 pm/Hz1/2和2 nrad/Hz1/2的灵敏度，为星载引力波探测提供精确监测方案。
2023-10-24 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Measurement of the absolute wavefront curvature radius in a heterodyne interferometer
本文从理论上推导了外差干涉仪中两干涉光束间夹角与四象限光电二极管检测到的差分相位信号之间的耦合参量。这种技术也称为差分波前传感（DWS），通常用于天基引力波探测器，以根据象限二极管信号确定其中一个干涉仪臂中的测试质量的姿态。解析表达式的逐次逼近，以简化参数依赖关系的调查。受我们的研究结果的启发，我们提出了一种新的测量方法，以准确地确定一个单一的测量光束的绝对波前曲率。我们还调查了耦合参数的变化时，干涉仪的“测试镜”从其标称位置移动，介导的差分相位测量的反射镜位移噪声的耦合的效果。
2010-06-21 physics.ins-det physics.optics physics.space-ph
Fiber-based two-wavelength heterodyne laser interferometer
位移测量干涉术是计量应用中的重要组成部分。在本文中，我们提出了一种基于光纤的双波长外差干涉仪作为一个紧凑的和高灵敏度的位移传感器，可用于惯性传感应用。在所提出的设计中，两个单独的外差干涉仪构造使用两个不同的波长，1064 nm和1055 nm;其中一个测量目标位移和其他监控光纤系统中的共模噪声。一个窄带宽的光谱滤波器将两个干涉仪的光束路径分开，这两个干涉仪是非常常见的，并且对环境噪声提供了高的抑制比。初步测试表明，当在封闭腔室中测试时，1Hz下的灵敏度下限为7.5pm/rtHz。我们还研究了由于不完美的光谱分离的位移测量的周期性误差的影响，并提出了算法来减轻这些影响。
2022-09-07 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Laboratory development of a heterodyne interferometric system for translation and tilt measurement of the proof mass in the space gravitational wave detection
在空间引力波探测中，激光外差干涉法通过测量质量块的多自由度运动，对质量块的监测和控制起着关键作用。本文介绍了一种基于四象限光电探测器（QPD）的偏振复用外差干涉仪（PMHI）的实验室研制，用于测量质量块的平移和倾斜。该系统采用对称设计，基于偏振复用和差分波前传感技术，可扩展到五个自由度的测量。地面模拟实验结果表明，在1 Hz时，测量噪声分别为3 pm/Hz $^{1/2}$和2 nrad/Hz $^{1/2}$。当前系统的倾斜-长度误差主要由几何不对准引起，在1000 μrad的倾斜范围内，几何不对准的耦合是微米级的。
2022-07-13 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
High-precision Absolute Distance Measurement using Dual-Laser Frequency Scanned Interferometry Under Realistic Conditions
在本文中，我们报告了新的高精度的绝对距离测量与频率扫描干涉使用一对单模光纤。绝对距离是通过计算两个斩波激光器扫描频率时产生的干涉条纹来确定的。使用高精细度法布里-珀罗干涉仪来确定扫描期间的频率变化。双激光器与相反的扫描方向，结合多距离测量技术以前报道，被用来消除漂移误差和抑制振动效应和干涉条纹的不确定性。在实际条件下，对于0.41米的距离，实现了约0.2微米的精度。
2006-09-21 physics.ins-det physics.optics
Common mode noise rejection properties of amplitude and phase noise in a heterodyne interferometer
基于外差干涉技术的高精度测量系统可以测量物体的位置和姿态，测量精度分别达到皮米级和纳米级。一般系统设计的一个常见特征是从位置干涉仪的相位中减去参考相位，这抑制了在位置干涉仪和参考干涉仪两者共享的易失性光路部分中发生的低频共模振幅和相位波动。然而，在外差频率附近或高于外差频率的频率处的噪声的频谱分量通常被传输到测量频带中，并且可能限制测量精度。补充有蒙特卡罗模拟的详细分析计算表明，取决于测量相位和参考相位的相对差，高频噪声分量也可以被完全抑制，这可以通过相应的设计规定来利用。虽然这些结果是适用于任何外差干涉仪与某些设计特点，具体的计算和相关的讨论给出了LISA探路者太空任务的光学计量系统的例子。
2013-03-22 physics.ins-det physics.optics physics.space-ph
Tracking length and differential wavefront sensing signals from quadrant photodiodes in heterodyne interferometers with digital phase-locked loop readout
本文提出了一种利用数字锁相环读出相位的外差式激光干涉仪中的四象限光电二极管（QPD）跟踪信号的方法。代替单独跟踪来自QPD的四个段并且然后将结果组合成长度和差分波前感测（DWS）信号，该方法采用直接对组合的长度和角度信号进行操作的一组耦合跟踪回路。好处是增加了环路中的信噪比，以及使环路带宽适应被跟踪信号的不同动态行为的可能性，这些信号现在对应于物理上有意义的可观测量。我们证明了高达6 dB的单段跟踪，这使得该计划在超低光条件下的精密卫星间激光干涉测量的应用程序的一个有吸引力的解决方案的改进。
2020-11-14 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
High-precision Absolute Distance and Vibration Measurement using Frequency Scanned Interferometry
在本文中，我们报告了高精度的绝对距离和振动测量频率扫描干涉法使用一对单模光纤。通过对扫描激光频率时产生的干涉条纹计数来确定绝对距离。使用高精细度法布里-珀罗干涉仪（F-P）来确定扫描期间的频率变化。提出了两种多距离测量分析技术，以提高距离测量精度，并提取振动的振幅和频率。在实验室条件下，采用首次提出的多距离测量技术，在0.1 ~ 0.7 m的绝对距离范围内，测量精度达到了$\sim$ 50 nm。第二种分析技术能够在没有先验知识的情况下测量振动频率，范围从0.1 Hz到100 Hz，振幅小到几纳米。
2004-11-26 physics.ins-det physics.optics
Absolute and relative surface profile interferometry using multiple frequency-scanned lasers
利用干涉仪测量了一般物体的表面轮廓。频率扫描干涉测量法已被用来提供明确的相位读数，抑制标准具条纹，并取代相移。频率扫描已在三个窄波长带中进行，每个窄波长带由温度调谐的激光二极管产生。结果表明，对于被测物体的某些部分，可以获得绝对相位测量，从零路径差点开始计算所有波周期，在11.75mm的总路径差上产生2.7nm RMS的精度。对于物体几何形状中存在陡峭斜率的其他区域，在测量的表面粗糙度与加工过程的表面粗糙度相当（相同的2.7 nm RMS）时，仍然可以进行相对测量。它的结论是，包含陡坡的地区表现出系统误差，归因于色散和回扫误差的综合因素。
2016-10-24 physics.ins-det physics.optics
High-precision Absolute Coordinate Measurement using Frequency Scanned Interferometry
在本文中，我们报告了高精度的绝对位置测量与频率扫描干涉（FSI）。我们以前报道过用FSI测量绝对距离[1]。绝对位置由同时测量的几个相关绝对距离确定。二维测量的精度优于1微米，三维测量中，X和Y上的精度被确认为低于1微米，而Z上的确认精度约为2微米，其中确认受到Z方向上移动台的较低精度的限制。
2013-12-06 physics.ins-det
Fundamental Limitations of Absolute Ranging via Deep Frequency Modulation Interferometry
James C. Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学詹姆斯·C·怀安特光学科学学院）
本文研究深度频率调制干涉术在绝对距离测量中的相位模糊问题，通过联合估计调制深度和干涉相位，分析该技术的精度极限与实际误差约束。
2026-03-28 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Measurement of dynamic interferometer baseline perturbations by means of wavelength-scanning interferometry
提出了一种测量干涉仪光程差绝对值快速振荡的新方法。利用频率扫描干涉法的原理对干涉仪光谱函数进行配准，由此计算出OPD。所提出的方法使人们能够捕捉绝对基线变化的频率远高于频谱采集速率。尽管常规方法将单个基线指示与注册频谱相关联，但在所提出的方法中，将专门开发的解调过程应用于频谱。这提供了捕获在光谱采集期间发生的基线变化的能力。一个分析模型，描述可能登记的基线变化的参数的限制制定。所提出的方法和开发的模型进行了实验验证。
2019-04-30 physics.ins-det physics.optics
Novel optical interferometry of synchrotron radiation for absolute electron beam energy measurements
提出了一种新的测量电子束绝对能量的干涉方法。在2016年，使用美因茨微波加速器（MAMI）的195 MeV光束进行了开创性的实验。实验装置由两个共线磁波荡器作为相干光同步加速器光源和一个高分辨率光栅单色器组成。光束能量测量需要分米范围内的相对波荡器距离的变化和干涉光谱中强度振荡长度的分析。在1小时的数据采集中实现了1 keV的统计精度，而在实验中存在700 keV的系统不确定性。这些发展的目标是$10^{-5}$的相对精度的绝对动量校准的光谱仪和高精度的超核实验。其他具有这种束流能量的电子加速器，如美因茨能量恢复超导加速器（MESA），可能会受益于这种新方法。
2018-09-19 physics.ins-det
Frequency Scanned Interferometry for ILC Tracker Alignment
在本文中，我们报告了高精度的绝对距离和振动测量与频率扫描干涉。通过对扫描激光频率时产生的干涉条纹计数来确定绝对距离。使用高精细度法布里-珀罗干涉仪来确定扫描期间的频率变化。采用双激光扫描技术消除漂移误差，提高了绝对测距精度。本文还介绍了一种新的双通道流固耦合演示系统，它是多通道测距向实用化过渡的一个阶段。在实际条件下，对于0.57米的绝对距离，实现了0.3微米的精度。还提出了一种可能的硅跟踪器的光学对准系统。
2011-09-12 hep-ex physics.ins-det
Frequency Scanned Interferometry for ILC Tracker Alignment
在本文中，我们报告了高精度的绝对距离和振动测量频率扫描干涉法使用一对单模光纤。通过对扫描激光频率时产生的干涉条纹计数来确定绝对距离。使用高精细度法布里-珀罗干涉仪来确定扫描期间的频率变化。提出了两种多距离测量分析技术，以提高距离测量精度，并提取振动的振幅和频率。在实验室条件下，采用第一种多距离测量技术，在0.1 ~ 0.7m的绝对距离范围内，测量精度达到50 nm左右。第二种分析技术能够在没有先验知识的情况下测量振动频率，范围从0.1 Hz到100 Hz，振幅小到几纳米。还提出了一种可能的硅跟踪器的光学对准系统。
2005-06-27 physics.ins-det
Absolute gas refractometer without gas-filling and pumping process benefiting from quasi-synthetic wavelength theory
提出了一种在633 nm波长下不需要填充或抽运气体就能完全测量气体折射率的方法。利用双频Jamin干涉仪和特定长度的真空管的结构，发展了准合成波长理论。利用准分子波理论，我们研制了一种气体折射计，并通过对80 ~ 100 kPa范围内不同压力下的干燥空气和氮气的测量，验证了它的性能。结果表明，该折射仪的不确定度优于1 E-7，动态范围为3.95E-4。
2012-08-25 physics.ins-det physics.optics
Proposal of Absolute Nanometer Size Measurement in Flow Cytometry Based on Laser Interferometry
作者讨论了激光干涉法在流式细胞术中测量纳米级生物小颗粒：细胞外囊泡（EV）、外来体和病毒的大小。通过引入一种新的激光配置来代替流式细胞仪的传统光学系统，在流动内部产生干涉条纹（周期性强度调制），这为尺寸测量提供了校准刻度。条纹间距由激光束的交叉角和波长精确确定。束斑的横向尺寸可以比波长大得多，例如30微米，其中传统系统中的流动池设计可以以适度的尺寸公差使用。样品与激光的相互作用长度变得更长：约30微米，因此在标记颗粒的情况下散射光和荧光变得更高。重要的是，这些信号在与干涉条纹的周期性强度调制相关联的MHz频率范围内被调制。通过测量调制深度，我们可以确定颗粒尺寸。我们可以利用带通滤波器或FFT的数字信号处理，因此我们可以大大提高S/N比。这是因为信号的频谱窄，从而有效地消除了来自样品中包含的各种碎片的噪声，以及光电检测器信号中的低频散粒噪声。由于上述优点，将有可能在纳米分辨率下以可靠的尺寸尺度逐个颗粒地测量EV和外泌体的尺寸。在目前及未来的COVID-19疫情下，亦有可能实现快速病毒检测系统，以在机场筛查旅客。
2021-05-21 physics.ins-det
On-axis Optical Bench for Laser Ranging Instruments in future gravity missions
本文面向未来重力任务设计下一代激光测距同轴光学平台，通过提升接收光功率与发射光束发散角支持更长干涉臂并降低激光功率需求，并以仿真和热分析验证其性能与轨道温度稳健性。
2022-03-04 physics.ins-det
InfraRed Astronomy Satellite Swarm Interferometry (IRASSI): Overview and Study Results
远红外（FIR）是少数几个还没有亚弧秒分辨率天文数据的波长范围之一。SPICA、Millimetron或OST等中期卫星项目都无法解决这一问题。然而，来自原子精细结构线、高度激发的CO，特别是来自水线的FIR中高空间和光谱分辨率的信息将为变革性科学打开大门。这就需要干涉测量的概念。我们目前的第一个结果，我们的可行性研究IRASSI（红外天文卫星群干涉）的FIR空间干涉仪。它扩展了ESPRIT研究的主要概念，其特点是在一组5个卫星单元内进行外差干涉测量。卫星可以在几百米的范围内漂移，从而在1-6 THz的整个波长范围内实现<0.1”的空间分辨率。将通过采用激光光学频率梳的计量方法确保对基线的精确了解，我们已为此设计了初步的地面测试。我们首先展示了如何将科学要求转化为操作和设计参数。我们已经把重点放在导航方面的这样一个自由飞行的卫星群在相对较近的附近运行。因此，我们目前的工作，形成的几何形状，相对动态的群体，和我们的调查方面的态度估计。此外，我们讨论的自主相对定位系统，这是IRASSI的一个重要方面，由于大的原始数据速率预期的实时能力有关的问题，干涉相关必须在船上完成。我们还解决有关航天器的结构和如何使用热力学模型来研究航天器上的热扰动的影响的问题。（节略）
2019-07-18 astro-ph.IM physics.ins-det physics.space-ph
Compensation of front-end and modulation delays in phase and ranging measurements for time-delay interferometry
针对 LISA 中星载模拟延迟未知且易漂移的问题，提出一种基于接收机最小功能增加的地面与在轨校准方法，通过校准测量和数据处理抑制 TDI Michelson 变量中的延迟，仿真表明地面校准可改善约一个数量级，在轨重校准可再提升一个数量级。
2024-01-12 astro-ph.IM physics.ins-det
Stability comparison of two absolute gravimeters: optical versus atomic interferometers
本文报道了卢森堡大学的LNE-SYRTE冷原子重力仪和FG 5X-216两台不同技术的移动式绝对重力仪的稳定性的直接比较。这些仪器依赖于两种不同的操作原理：原子干涉和光学干涉。这项比较是在卢森堡的Walferdange地下地球动力学实验室进行的，当时是上一次绝对重力仪国际比较（ICAG-2013）的开始。我们分析了一个2 h10持续时间的共同测量，并发现，CAG显示出更好的免疫力方面的变化，振动噪声的水平，以及一个稍好的短期稳定性。
2014-06-19 physics.atom-ph physics.geo-ph physics.ins-det
High accuracy synchrotron radiation interferometry with relativistic electrons
本文针对MAMI超核实验中超氚核Λ结合能测量的磁谱仪绝对校准需求，提出采用波荡器光干涉方法，并报告了同步辐射光谱的分析进展。
2022-12-13 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Absolute airborne gravimetry with a cold atom sensor
从飞行器上测量重力在大地测量学、地球物理学和勘探中是必不可少的。今天，只有相对传感器可用于航空重力测量。这是一个主要的缺点，因为校准和漂移估计过程导致重要的操作约束和测量误差。本文介绍一种基于原子干涉的航空绝对重力仪。该仪器已首次在运动模拟器上进行了测试，导致重力测量噪声为0.3 mGal，滤波时间常数为75 s。然后，我们在2017年4月实现了在冰岛的空降运动。从一个重复的线和交叉点，我们得到的重力测量与估计误差在1.7和3.9 mGal之间。还将空中测量结果与向上连续的地面重力数据进行了比较，结果表明存在差异，标准差范围为3.3至6.2 mGal，平均值范围为-0.7 mGal至-1.9 mGal。
2019-10-15 physics.app-ph physics.geo-ph physics.ins-det
113 km absolute ranging with nanometer precision
针对长距离测距受传输损耗和噪声限制的难题，提出双向双光梳测距方法，结合空气色散分析与合成重复频率技术，实现113千米距离下最高82纳米的测距精度，可应用于空间研究领域。
2024-12-07 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Absolute quantum gravimeters and gradiometers for field measurements
针对地球科学领域对高精度、高鲁棒性重力测量设备的需求，本文回顾了基于物质波干涉术的绝对量子重力仪工作原理，展示了16台设备的μGal级可复现性能，并介绍了可同时测重力加速度与垂直梯度的差分量子重力仪的最新进展。
2024-05-17 physics.atom-ph physics.geo-ph physics.ins-det
The DeepFMKit Python package: A toolbox for simulating and analyzing deep frequency modulation interferometers
DeepFMKit是一个用于模拟和分析深度频率调制干涉仪的开源Python工具包，提供高保真物理建模和多种参数估计算法，助力高精度干涉测量研究。
2025-08-15 astro-ph.IM physics.app-ph physics.comp-ph
