基于triz的光学干涉装置技术进化设计及其方法
【专利摘要】本发明运用TRIZ和光学干涉原理建立了光学干涉装置技术进化设计及其方法。首先对贾民干涉仪进行分析，发现该仪器系统的适应性较差，限制了一些实验，根据2008TRIZ矛盾矩阵表推荐的八个相关发明原理作为技术进化路线，使用三个发明原理将贾民干涉仪进化成迈克耳孙干涉仪，使用五个发明原理将迈克耳孙干涉仪进化成高频引力波测量装置；然后对高频引力波测量装置进行分析，发现该仪器系统探测到中低频引力波的适应性较差，根据2008TRIZ矛盾矩阵表推荐的7个发明原理作为技术进化路线，将高频引力波测量装置进化成探测中低频引力波的空间激光干涉引力波探测器。
【专利说明】基于TRIZ的光学干涉装置技术进化设计及其方法
【技术领域】
[0001] 本专利涉及利用TRIZ和光学干涉原理实现的精密测量领域，尤其涉及一种光学 干涉装置技术进化设计及其方法。
【背景技术】
[0002] 目前，光学干涉仪是许多大型探测仪器与产业发展的核心技术，其发展水平决定 着探测仪器和产业竞争力，我国探测仪器设备产业缺乏核心技术，其发展面临内忧外困的 局面，产业发展的落后已严重制约我国自主创新能力的进一步提升。"自主创新，方法先行" 是提高我国自主创新能力的技术路线。国家发改委、科技部、教育部和中国科协印发了《关 于加强创新方法工作的若干意见》，被欧美西方发达国家誉为"神奇点金术"的TRIZ作为重 点推广的创新方法。
[0003] TRIZ是基于千百万个高水平发明专利的统计而提炼出来的创新方法，是科学发 现、技术研发和制造过程的精髓，是当今世界最先进的创新方法之一。在国家发改委、科学 技术部、教育部和中国科协印发的《关于加强创新方法工作的若干意见》中，TRIZ作为重点 推广的创新方法。
[0004] 爱因斯坦在创立广义相对论时，预言了引力波的存在。运用广义相对论引力辐射 理论推导出关于引力波的三个结论：（1)引力波是存在的，以光速传播；（2)引力波是横波， 有两种偏振态；(3)不存在单极和偶极的引力辐射，只要系统质量四极矩的三阶导数不为 零，就有引力波被辐射。引力波带有能量，因而可以被检测。
[0005] 天文学家已间接验证了引力波的存在。1993诺贝尔物理奖得主是美国的泰勒 (J. H. Taylor)和赫尔斯（R. A. Hulse)，得奖原因是他们对脉冲双星PSR1913+16的发现和研 究，这个双脉冲星系统成为存在引力波的第一个间接观测证据。进而人类更加渴望直接探 测到引力波，引力波探测的主要目的是探测引力波动效应，这不仅是直接检验爱因斯坦广 义相对论，提供引力波存在的直接证据，其更大目的是认识宇宙的结构和演化过程的新奥 秘。目前所进行的引力波探测活动大部分集中在利用地面激光干涉引力波探测器探测高频 引力波，以及为预计能在2020年后实现的利用空间激光干涉引力波探测器探测中低频引 力波进行的开发和准备工作。
[0006] 本专利运用TRIZ和光学干涉原理设计了一种光学干涉仪的技术进化模式，首先 从贾民（Jiman)干涉仪进化成迈克耳孙干涉仪，然后从迈克耳孙干涉仪进化成高频引力波 测量装置，最后从高频引力波测量装置进化成空间激光干涉引力波探测器。
【发明内容】
[0007] 本发明提出利用TRIZ和光学干涉原理研究光学干涉仪的技术进化路线。从源头 对贾民（Jiman)干涉仪进行分析，如图1所示，发现该仪器系统的适应性较差，限制了一些 实验，根据2008TRIZ矛盾矩阵表推荐的八个相关发明原理作为技术进化路线，使用前三个 发明原理将贾民干涉仪进化成迈克耳孙干涉仪，如图2所示，使用剩余的五个发明原理将 迈克耳孙干涉仪进化成高频引力波测量装置，如图3所示。我们对高频引力波测量装置进 行分析，发现该仪器系统探测到中低频引力波的适应性较差，根据2008TRIZ矛盾矩阵表， 提高(改善）该装置对中低频引力波的"测量精度"，同时必须增大(恶化）该装置的"运动物 体的面积"。根据TRIZ推荐的7个发明原理作为技术进化路线，可以将高频引力波测量装 置进化成一种探测中低频引力波的空间激光干涉引力波探测器，如图4所示。
[0008] 本发明的有益效果是，原理简单实用，操作方便，便于生产和科研等应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0010] 图1是贾民（Jiman)干涉仪光路图。
[0011] 图2是迈克尔孙干涉仪光路图。
[0012] 图3是高频引力波测量装置光路图。
[0013] 图4是空间激光干涉引力波探测器光路图。
[0014] 图1中S为激光器以及两块等厚度的玻璃块。
[0015] 图2中1.激光器；2.透明玻璃；3.半透明半反射玻璃；4.透明玻璃；5.反射镜； 6.透明玻璃；7.反射镜；8.毛玻璃屏。
[0016] 图3中1.激光器；2.循环镜；3.半透明半反射玻璃；4.相位调节器；5.反射镜； 6.相位调节器；7.反射镜；8.光电二极管；9.差分器；10.相关器。
[0017] 图4中1.航天器1 ;2.航天器2 ;3.航天器3 ;4.地球；5.太阳。
【具体实施方式】
[0018] 本专利公开了利用TRIZ和光学干涉原理建立光学干涉仪的技术进化路线。首先 从贾民（Jiman)干涉仪进化成迈克耳孙干涉仪，然后从迈克耳孙干涉仪进化成高频引力波 测量装置，最后从高频引力波测量装置进化成空间激光干涉引力波探测器。1880年，美国 物理学家迈克耳孙在柏林大学的Η. V.亥姆霍兹实验室，探测地球在"以太"中运动时，将 贾民干涉仪改进成迈克耳孙干涉仪。我们通过实验对贾民（Jiman)干涉仪进行分析，贾民 (Jiman)干涉仪的干涉条纹明亮度比较高，如图1所示，但是两相干光束A和B分开的间隔 与平行玻璃板厚度有关，这一间隔通常比较小，限制了一些实验，因此仪器系统的适应性 较差。根据2008TRIZ矛盾矩阵表，应该改善仪器系统的"适应性"，然而减弱（恶化）干涉条 纹的"明亮度"。"适应性"和"明亮度"的工程参数序号分别为32及23,在矩阵表中，第32 行与23列交叉处所对应的矩阵元素的数字为推荐的发明原理序号，S卩1，32, 35, 24,17,19， 28, 26。根据TRIZ推荐的8个发明原理作为技术进化路线，使用前三个发明原理将贾民干 涉仪进化成迈克耳孙干涉仪，使用剩余的五个发明原理将迈克耳孙干涉仪进化成高频引力 波测量装置。
[0019] 表1 2008TRIZ矛盾矩阵表
【权利要求】
1. 一种光学干涉装置技术进化设计及其方法，其特征在于它包括：利用TRIZ和光 学干涉原理建立了光学干涉仪的技术进化路线；首先对贾民干涉仪进行分析，发现该仪器 系统的适应性较差，限制了一些实验，根据2008TRIZ矛盾矩阵表推荐的八个相关发明原理 (1、32、35、24、17、19、28、26)作为技术进化路线，实用三个发明原理将贾民干涉仪进化成迈 克耳孙干涉仪，实用五个发明原理将迈克耳孙干涉仪进化成高频引力波测量装置。
2. 如权利要求1所述的一种光学干涉装置技术进化设计及其方法，其特征在于所述的 对高频引力波测量装置进行分析，发现该仪器系统探测到中低频引力波的适应性较差，根 据2008TRIZ矛盾矩阵表推荐的7个发明原理（10、24、28、3、5、26、35)作为技术进化路线， 将高频引力波测量装置进化成探测中低频引力波的空间激光干涉引力波探测器。
【文档编号】G01V7/00GK104252008SQ201310267658
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月29日 优先权日:2013年6月29日
【发明者】吴寿煜, 张宇红, 吴佳蓬 申请人:江南大学