用于遥感的集成光学量子弱测量放大传感器制造技术

用于使用WMA执行遥感的系统、设备和方法。实施例包括调制询问信号，将询问信号发送到远程振动目标，以及在WMA干涉仪的第一端口处接收反射信号。实施例也包括通过第一分束器将反射信号分裂成沿第一波导和第二波导向下传播的第一部分和第二部分，通过延迟元件延迟反射信号的相位，以及对反射信号进行空间上的相移。实施例还可以包括：通过第二分束器，将反射信号的第一部分和第二部分分裂成沿第一波导和第二波导向下传播的第三部分和第四部分，探测反射信号的第三部分的第一波瓣和第二波瓣之间的强度差，并基于强度差来计算多普勒频率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于遥感的集成光学量子弱测量放大传感器相关申请的交叉引用本申请要求于2018年10月22日提交的62/748,990号美国临时申请的优先权，其全部内容在此以引用方式并入本文中以用于所有目的。
技术介绍
激光振动计已经用于进行表面的非接触振动测量。在一些实例中，测试束被传输到感兴趣的表面，并且反射激光束被接收和分析以提取由于感兴趣的表面的运动引起的多普勒频移。典型的激光振动计需要使用频率与测试束相同的参考束。在到达感兴趣的表面之前，测试束穿过布拉格单元，这增加了频移。反射束具有包含测试束的频率的频率、频移和多普勒频移。反射束和参考束被馈送入光电探测器，然后通过研究两个波束之间的拍频来估算多普勒频移。尽管传统的振动计在许多应用中有用，但是对测试束(即参考束)的本地拷贝的使用需求使得传统方法不适用于遥感。相应地，需要新的系统、方法和其他技术。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面，提供了一种使用弱测量放大(WeakMeasurementAmplification，WMA)来执行遥感的方法。该方法可以包括通过振动计的发送器模块(transmittermodule)的询问激光器(interrogationlaser)，以询问频率调制询问信号。该方法还可以包括通过发送器模块，将询问信号发送到远程振动目标。该方法还可以包括在振动计的接收器模块的WMA干涉仪的第一端口处，接收由从远程振动目标反射回来的询问信号产生的反射信号。在一些实施例中，反射信号包含询问频率和多普勒频率。该方法还可以包括沿着WMA干涉仪的第一波导向下传播反射信号。该方法还可以包括通过WMA干涉仪的第一分束器，将反射信号分裂成沿第一波导向下传播的第一部分和沿WMA干涉仪的第二波导向下传播的第二部分。该方法还可以包括通过WMA干涉仪的延迟元件(例如，布拉格光栅)，延迟反射信号的第一部分和第二部分中的一者的相位。该方法还可以包括通过WMA干涉仪的一个或多个空间移相器，对反射信号的第一部分和第二部分中的一者或两者进行空间上的相移。该方法还可以包括通过WMA干涉仪的第二分束器，将所述反射信号的所述第一部分和所述第二部分分裂成沿所述第一波导向下传播的第三部分和沿所述第二波导向下传播的第四部分。该方法还可以包括通过WMA干涉仪的分裂式探测器，探测反射信号的第三部分的第一波瓣和第二波瓣之间的强度差。该方法还可以包括通过振动计的处理器，基于强度差来计算多普勒频率。在一些实施例中，该一个或多个空间移相器包括模式激励器(modeexciter)，模式激励器被配置为激励反射信号中的奇数阶模式的叠加。在一些实施例中，该方法还包括通过发送器模块的无源扩束器来扩展询问信号。在一些实施例中，第一分束器致使反射信号的第一模式在反射信号的第一部分和第二部分之间分裂。在一些实施例中，第二分束器引起反射信号的第一部分和第二部分的第一模式的相消干涉，以使得反射信号的第三部分不包含第一模式。在一些实施例中，第二分束器引起反射信号的第二模式的相长干涉，以使得反射信号的第三部分包含第二模式。在一些实施例中，该方法包括通过接收器模块的接收器望远镜，收集来自视场内的特定目标位置的反射信号。在一些实施例中，该方法包括通过接收器望远镜，将反射信号成像到被耦合到第一端口的锥形光纤耦合器上。在一些实施例中，第一分束器是通过将第一波导和第二波导定位在距离彼此阈值距离以内来形成的。在一些实施例中，所述第二分束器是通过将第一波导和第二波导定位在距离彼此阈值距离以内来形成的。在一些实施例中，延迟元件沿着第二波导进行定位，以延迟反射信号的第二部分的相位。在本专利技术的第二方面，提供了一种用于使用WMA来执行遥感的振动计。该振动计可以包括发送器模块，该发送器模块被配置为向远程振动目标发送询问信号。该发送器模块可以包括询问激光器，该询问激光器被配置为以询问频率调制询问信号。该振动计也可以包括接收器模块。该接收器模块可以包括WMA干涉仪。该WMA干涉仪可以包括第一端口，该第一端口被配置为接收由从远程振动目标反射回来的询问信号产生的反射信号。在一些实施例中，反射信号包含询问频率和多普勒频率。该WMA干涉仪也可以包括第一波导，该第一波导耦合到第一端口并被配置为传播反射信号。该WMA干涉仪还可以包括第二波导。该WMA干涉仪还可以包括第一分束器，该第一分束器被配置为将所述反射信号分裂成沿所述第一波导向下传播的第一部分和沿所述第二波导向下传播的第二部分。该WMA干涉仪还可以包括延迟元件(例如布拉格光栅)，该延迟元件沿着第一波导和第二波导中的一者进行定位，并且该延迟元件被配置为延迟反射信号的第一部分和第二部分中的一者的相位。该WMA干涉仪还可以包括一个或多个空间移相器，该一个或多个空间移相器被配置为对反射信号的第一部分和第二部分中的一者或两者进行空间上的相移；该WMA干涉仪还可以包括第二分束器，该分裂式探测器被配置为将反射信号的第一部分和第二部分分裂成沿第一波导向下传播的第三部分和沿第二波导向下传播的第四部分。该WMA干涉仪还可以包括分裂式探测器，该分裂式探测器被配置为探测反射信号的第三部分的第一波瓣和第二波瓣之间的强度差。该振动计还可以包括处理器，该处理器被配置为基于强度差来计算多普勒频率。在一些实施例中，该一个或多个空间移相器包括模式激励器，模式激励器被配置为激励反射信号中的奇数阶模式的叠加。在一些实施例中，发送器模块包括无源扩束器，该无源扩束器被配置为扩展询问信号。在一些实施例中，第一分束器致使反射信号的第一模式在反射信号的第一部分和第二部分之间分裂。在一些实施例中，第二分束器引起反射信号的第一部分和第二部分的第一模式的相消干涉，以使得反射信号的第三部分不包含第一模式。在一些实施例中，第二分束器引起反射信号的第二模式的相长干涉，以使得反射信号的第三部分包含第二模式。在一些实施例中，接收器模块包括接收器望远镜，该接收器望远镜被配置为从视场内的特定目标位置收集反射信号，并将反射信号成像到被耦合到第一端口的锥形光纤耦合器上。在一些实施例中，第一分束器是通过将第一波导和第二波导定位在距离彼此阈值距离以内来形成的。在一些实施例中，所述第二分束器是通过将第一波导和第二波导定位在距离彼此阈值距离以内来形成的。在一些实施例中，延迟元件沿着第二波导进行定位，以延迟反射信号的第二部分的相位。在本专利技术的第三方面，提供了一种用于执行遥感的装置(例如，WMA干涉仪)。该装置可以包括第一端口，该第一端口被配置为接收由从远程振动目标反射回来的询问信号产生的反射信号。在一些实施例中，询问信号是以询问频率被调制的。在一些实施例中，反射信号包含询问频率和多普勒频率。该装置也可以包括第一波导，该第一波导耦合到第一端口并被配置为传播反射信号。该装置还可以包括第二波导。该装置还可以包括第一分束器，该第一分束器被配置为将所述反射信号分裂成沿所述第一波导向下传播的第一部分和沿所述第二波导向下传播的第二部分。该装置还可以包括延迟元件(例如布拉格光栅)，该延迟元件沿着第一波导和第二波导中的一者进行定位，并且该延迟元件被配置为延迟反射信号的第一部分和第二部分中的一者的相位。该装置还可以包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n在端口处，接收由从远程振动目标反射回来的询问信号产生的反射信号；/n沿第一波导向下传播所述反射信号；/n通过第一分束器，将所述反射信号分裂成沿所述第一波导向下传播的第一部分和沿第二波导向下传播的第二部分；/n通过延迟元件，延迟所述反射信号的所述第一部分和所述反射信号的所述第二部分中的一者的相位；/n通过一个或多个空间移相器，对所述反射信号的所述第一部分或所述反射信号的所述第二部分中的一者或两者进行空间上的相移；/n通过第二分束器，将所述反射信号的所述第一部分和所述反射信号的所述第二部分分裂成沿所述第一波导向下传播的第三部分和沿所述第二波导向下传播的第四部分；/n通过分裂式探测器，探测所述反射信号的所述第三部分的第一波瓣和所述第三部分的第二波瓣之间的强度差；以及/n基于所述强度差来计算多普勒频率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181022 US 62/748,9901.一种方法，包括：
在端口处，接收由从远程振动目标反射回来的询问信号产生的反射信号；
沿第一波导向下传播所述反射信号；
通过第一分束器，将所述反射信号分裂成沿所述第一波导向下传播的第一部分和沿第二波导向下传播的第二部分；
通过延迟元件，延迟所述反射信号的所述第一部分和所述反射信号的所述第二部分中的一者的相位；
通过一个或多个空间移相器，对所述反射信号的所述第一部分或所述反射信号的所述第二部分中的一者或两者进行空间上的相移；
通过第二分束器，将所述反射信号的所述第一部分和所述反射信号的所述第二部分分裂成沿所述第一波导向下传播的第三部分和沿所述第二波导向下传播的第四部分；
通过分裂式探测器，探测所述反射信号的所述第三部分的第一波瓣和所述第三部分的第二波瓣之间的强度差；以及
基于所述强度差来计算多普勒频率。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
通过询问激光器，以询问频率调制所述询问信号；以及
将所述询问信号发送到所述远程振动目标。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
通过无焦扩束器来扩展所述询问信号。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个空间移相器包括模式激励器，所述模式激励器被配置为激励所述反射信号中的奇数阶模式的叠加。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第一分束器致使所述反射信号的第一模式在所述反射信号的所述第一部分和所述反射信号的所述第二部分之间分裂；并且
所述第二分束器引起所述反射信号的所述第一部分和所述反射信号的所述第二部分的所述第一模式的相消干涉，以使得所述反射信号的所述第三部分不包含所述第一模式。


6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述第二分束器引起所述反射信号的所述第二模式的相长干涉，以使得所述反射信号的所述第三部分包含所述第二模式。


7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
通过接收器望远镜，收集来自视场内的特定目标位置的所述反射信号；以及
通过所述接收器望远镜，将所述反射信号成像到被耦合到所述端口的锥形光纤耦合器上。


8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第一分束器是通过将所述第一波导的第一区域和所述第二波导的第一区域定位在距离彼此第一阈值距离以内来形成的；并且
所述第二分束器是通过将所述第一波导的第二区域和所述第二波导的第二区域定位在距离彼此第二阈值距离以内来形成的。


9.如权利要求1所述的方法，其中，所述延迟元件沿着所述第二波导进行定位，以延迟所述反射信号的所述第二部分的相位。


10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述延迟元件包括布拉格光栅。


11.一种用于使用弱测量放大(WMA)执行遥感的振动计，所述振动计包括：
发送器模块，其被配置为向远程振动目标发送询问信号，所述发送器模块包括：
询问激光器，其被配置为以询问频率调制所述询问信号；
接收器模块，包括：
WMA干涉仪，包括：
第一端口，其被配置为接收由从所述远程振动目标反射回来的所述询问信号产生的反射信号，其中，所述反射信号包含所述询问频率和多普勒频率；
第一波导，其耦合到所述第一端口并被配置为传播所述反射信号；
第二波导；
第一分束器，其被配置为将所述反射信号分裂成沿所述第一波导向下传播的第一部分和沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：马可·A·洛佩兹，安德鲁·乔丹，凯文·莱昂斯，
申请(专利权)人：DRS网络和成像系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US