光電訊號處理技術在奈米測距暨濃度量測之研究

Electro-optical signal processing techniques in a nano-scale displacement and concentration measurement system based on heterodyne interferometer

黃盛偉(Sheng-Wei Huang)

指導教授 ： 方志鵬

國立臺北科技大學/電資學院/電資碩士班/碩士(2008年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2008.00379

摘要

本研究係發展一光電訊號處理技術並應用在奈米測距系統中，即以齊曼雷射(Zeeman Laser)為光源，輔以麥克森線性量測干涉組，其差頻為2.6MHz的感測光與經由壓電材料控制之奈米位移感測光耦合，經由光檢測器得干涉訊號，再經相位解調之訊號處理技術檢出奈米位移量，其位移變化量之解析度可達0.88 nm/1°。
研究中亦建置一表面電漿共振量測系統 並將此訊號處理技術應用在葡萄糖濃度量測，濃度解析度可達0.935 mg/ml 。
本論文主要貢獻為利用自行發展之電路相位解調系統，將待測之奈米距離或濃度變化，從2.6MHz的載波訊號解調出光學干涉項之相位差，並轉成電壓訊號，再應用AD轉換成數位訊號，最後由單晶片處理器得知。

關鍵字

奈米位移 ； 齊曼雷射 ； 麥克森干涉儀

並列摘要

The objective of
1.This research is develops an electro-optical signal processing techniques for the nano-scale displacement measuring system and concentration measurement based on heterodyne interferometer.
2.This system uses a 1mW Zeeman laser as the light source, where it has a carried frequency 2.6MHz impressed upon it.
3.The system resolution is also greatly improved by utilizing the Digital interpolation method, and accuracy up to 0.88 nm/1° or 0.935 mg/ml has been obtained.

並列關鍵字

nano-scale displacement ； Zeeman laser ； Michelson interferometer

參考文獻

[10] 蘇德欽，國科會專題研究計畫成果報告『外差干涉術用的新型移頻器』，計畫編號：NSC-82-0417-E009-346,1994。

[1] “Documents Concerning the New Definition of the Metre”, Metrologia 19,1984,pp.163-178.

[2] P.Y. Chien, ”Two-frequency displacement measurement based on a double-heterodyne technique”, Rev. Sci. Instrum. 62,1991,pp.254-255.

[3] P.G. Charette, I. W. Hunter, and C. J. H. Brenan, ”A complete high performance heterodyne interferometer displacement transducer for microactuator control”, Rev. Sci. Instrum,63,1992,pp.241-248.

[4] N. A. Massia, R. D. Nelson, and S. Holly, ”High-performance real-time heterodyne interferometry ”,Appl. Opt.,18,1979,pp.1797-1803.