研究目的
提出并验证一种新型光学角度传感器，该传感器采用锁模激光器作为光源，并利用准直物镜的色散特性来检测目标的角位移。
研究成果
所提出的采用锁模激光器与准直物镜色散特性的光学角度传感器被证明可用于测量微小角位移。估算其分辨率可达0.23角秒，通过进一步优化还有提升潜力。
研究不足
初始入射角θ0被视为已知参数，实验受到PZT倾斜台小行程的限制。所获得的分辨率低于预期，表明光学系统需要进一步优化。
1：实验设计与方法选择
该方法采用锁模飞秒激光束和具有色散特性的准直物镜来检测角位移。通过色散效应分离反射激光束的光学模式，从而生成用于测量的聚焦激光束。
2：样本选择与数据来源
以安装在压电（PZT）倾斜平台系统上的反射镜作为目标物。通过光谱分析仪解析耦合至单模光纤的激光束光学频谱。
3：实验设备与材料清单
锁模飞秒激光源（C-Fiber，MenloSystems GmbH）、准直透镜、PZT倾斜平台（PSH2z，Piezosystemjena Inc.）、单模光纤、准直物镜、光谱分析仪（AQ6370C，YOKOGAWA公司）。
4：实验流程与操作步骤
将飞秒激光束准直后入射至反射镜，反射光束经准直物镜聚焦于单模光纤边缘。通过光谱分析仪解析耦合进光纤的激光束以获取光学频谱。
5：数据分析方法
通过检测光谱中峰值频率的变化来测量角位移。通过对各频率分量归一化光强变化进行二次函数拟合，确定获得最大光功率时的角位移值。
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Mode-locked femtosecond laser
C-Fiber
MenloSystems GmbH
Light source for the optical angle sensor
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Optical spectrum analyzer
AQ6370C
YOKOGAWA Co.
To analyze the optical spectrum of the laser beam
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PZT tilt stage
PSH2z
Piezosystemjena Inc.
To apply small angular displacement to the mirror reflector
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