LD波长调谐相移数字散斑干涉

通常的数字(电子)散斑干涉形变测量需要在测量系统中放置一个PZT器件借此产生相移条纹。由于PZT器件需要高电压驱动和伴有机械运动,从而使系统的光学部分复杂化和增加了其不稳定性。本文介绍了一个采用半导体激光器(LD)作相干光源的数     

光纤干涉仪动态相移测量的新方法及应用

提出了一种光纤干涉仪动态相移测量的新方法.该方法无需对光源进行调制,直接利用干涉信号的直流量和一次谐波分量,通过构造匹配函数的方法求解动态相移,实现了无源零差检测,而且具有信号解调简单、工作频带宽等特点.为了验证该方法的有效性,搭建了一个全保偏Mach-Zehnder光纤干涉仪系统,对压电陶瓷(PZT)产生的模拟动态相移进行求解.结果表明,求解得到的动态相移幅度与加载在PZT上的电压具有很好的线性关系,这与PZT的低频小信号特性一致.最后将该方法用于干涉型光纤水听器声压相位灵敏度频响的测量,实验结果与采用相位载波调制解调方法获得的结果基本吻合.     

基于非相干成像的透明物体波前测量方法

提出一种新的波前测量方法 ,这种方法采用了非相干成像和相移技术 ,通过相移可精确测量位相物体引起的成像光线偏折 ,然后计算波前分布。测量中 ,利用PC机显卡的双屏功能 ,其中一个显示由计算机产生的正弦灰度调制光栅图样 ,CCD记录下经过待测物体后的变形条纹图样 ,根据相移技术可以完成对透明物体波前的测量。在这一技术中 ,由于调制光栅图样是由PC产生 ,因此光栅的周期和方向可以灵活设置 ,并可以实现精确的相移。计算机模拟和实验验证了这一技术的可行性。与传统的波前干涉计量相比较 ,这种方法具有结构简单、成本低、灵活性高等优点。     

利用光纤空间M-Z干涉仪测量压电陶瓷相移系数

提出了一种利用光纤空间M-Z干涉仪测量压电陶瓷(PZT)相位调制器相移系数的新方法.光纤空间M-Z干涉仪的空间干涉场图与PZT的相移呈单值函数,可有效克服出射光强与相移呈多值函数的问题.设计了测试系统并应用该系统实际测量了一种PZT的相移系数,对结果进行了数字拟合,线性性好.与已有的理论计算和根据光强测量的方法比较,这种方法具有更高的准确性和重复性.PZT相位调制器是光纤干涉系统中的重要组成部分,这种测定相移系数的新方法,可广泛用于各种光纤干涉系统中.     

一种压电陶瓷微位移测量的新方法

提出了一种简单、有效的基于光纤Fabry-Perot干涉的压电陶瓷(PZT)微位移测量的新装置,为提高干涉现象,在Fabry-Perot干涉腔两端面上分别镀不同反射率的薄膜.通过软件编程快速实现对干涉条纹的计数进而确定PZT的微位移,得到的位移电压斜率误差小,实现了对PZT微位移的实时快速测量.测试了同频率不同腔长和同腔长不同频率的压电特性,结果表明变化很小,说明该方法可操作性强,可靠性高.分析了光纤耦合效率和光源的相干性等对实验的影响.     

一种校正全息干涉计量中非线性相移的新方法

相移技术对实现全息干涉计量中条纹的自动分析有非常重要的作用.在理论分析的基础上,提出用非线性方差法替代傅里叶峰值探测法,即用最小方差替代寻找最小值匹配函数的方法来校正全息干涉计量中PZT装置的非线性相移.实验研究结果表明,采用上述非线性方法校正相移比线性方法校正相移的误差大大降低.     

斐索干涉仪中压电陶瓷的非线性校正

相移器是斐索干涉仪的核心部件,其关键为压电陶瓷(PZT)致动器,而其迟滞非线性特性严重影响了相移精度,对光学元件的形貌检测造成不利影响。该文首先设计了PZT的控制系统,利用National Instruments（NI）动态数据采集设备（PCIe 6321）、LabVIEW系统及电压放大器组成电压驱动系统产生驱动信号,利用电阻式应变仪、惠斯通电桥作为位移传感器采集位移;其次,提出了一种多项式模型及基于PZT传递函数的前馈开环校正算法对PZT进行建模及校正;最后,在实验系统上对该算法进行了验证。实验结果表明,校正后,相移器的相移误差可被改善,校正前、后位移差小于10%。该系统可有效校正非线性,从而降低非线性相移对测量结果的影响,满足检测光学元件面形的高精度要求。     

单幅干涉条纹图的高精度波面重建技术

结合莫尔条纹、傅里叶变换和数字相移技术实现了对单幅干涉条纹图的高精度相位计算和波面重建.首先,用计算机生成与被处理干涉条纹频率相近的数字相移条纹图,与实际干涉条纹图叠加得到相移莫尔条纹图;然后,利用傅里叶变换、双频滤波、傅里叶反变换和相移技术得到干涉条纹图的相位数据;最后利用波面拟合技术重构原干涉条纹图对应的波面形状.研究结果表明,该技术不仅消除了干涉仪硬件相移产生的非线性误差和滤波时的频谱移中误差,高精度获得了单幅干涉条纹图对应的波前,而且简化了系统的机械结构.同时,对环境的要求明显降低,特别适用于生产现场的检测.     

全息相移技术用于物体的三维面形测量

提出将全息干涉条纹和相移技术用于三维面形测量,首先利用相移进行位相解调,得到各点的包裹相位分布,再利用投影条纹最小二乘法得到的高度信息对位相进行去包裹处理,从而得到具有较高精度的位相测量和相应的三维面形测量结果.     

基于主元分析的随机相移散斑图分析算法

剪切散斑相移干涉术需要提取物体加载后的动态相位变化,因此提出一种基于主元分析的随机相移散斑图分析算法。该算法采用相关计算法从随机相移散斑图中获得随机相移条纹图,然后利用主元分析算法(PCA)从一组随机相移条纹图中提取动态相位分布。实验结果表明,相关计算法处理散斑图所得的随机相移条纹图具有较高信噪比,PCA提取的相位具有较高的精度和效率。该算法无需迭代计算,对随机相移条纹图的空间载波频率没有严格的要求,适合动态剪切散斑干涉测量。     

单幅干涉条纹图相位提取新算法

散斑干涉测量中,得到的干涉条纹图必须通过提取当中的真实相位才能够得出所测的物理量。从干涉条纹图中提取相位常用的相移法,过程复杂、对环境要求较高,而且要通过解包裹运算才能求得真实相位,容易产生误差。通过希尔伯特变换,基于离散余弦求解泊松方程的方法,提出从单幅干涉条纹中提取真实相位的新算法。通过实验分析,本文提出的新方法能够有效地从单幅干涉条纹中提取真实相位,并且在现实情况中,本文提出的新方法从单幅干涉条纹图中提取相位误差小于相移法,而且运行速度快,为从干涉条纹图中提取真实相位提供了新的参考。     

基于圆形四象限光电探测器的条纹形状识别方法研究

为了实现二维小角度的测量,采用压电陶瓷(PZT)驱动方式,获取运动的干涉条纹。利用数值积分法推导了理想干涉条纹下,条纹宽度、条纹方向角与光电探测器各象限信号相位的关系,解出了各象限相位等效点,并建立了激光光束夹角与条纹形状之间的模型。应用椭圆最小二乘拟合算法,实现了四象限探测器相位信息的有效提取,达到识别条纹宽度和方向角的目的。二维偏转角的测量实验结果表明,该方法能够满足对工作台角度偏转量等精密测量的要求,即使是在干涉条纹形状不规则、工作台运动频率不严格一致的环境下,对条纹形状的识别精度也很高,重复性好。     

基于条纹投射和正弦相位调制的表面形貌测量系统

基于条纹投射和正弦相位调制技术,提出了一种用于测量物体表面三维形貌信息的光纤干涉系统。通过杨氏双孔结构实现了条纹投射,并以余弦电压信号驱动压电陶瓷实现正弦相位调制。为了消除机械振动、温度波动等外部干扰,采用相位控制系统对相位漂移进行检测,并生成实时相位补偿信号。补偿后相位误差可达6.8 mrad,从而获得高精度的干涉条纹相位稳定度。对待测件的表面轮廓连续测量两次,时间间隔为10 min,测量重复度达到0.05波长。实验结果证明:该系统能够实现较高精度的表面形貌测量。     

基于相移和非相干成像的反射镜面形测量方法

提出一种新的反射镜面形测量方法。这种方法采用非相干成像和相移技术，CCD摄像机经待测反射镜和相同位置处参考平面镜分别对由计算机产生的正弦光栅进行成像，通过相移技术得到各自的相位分布，从而计算出正弦光栅的相位变化。推导了相位变化与待测反射镜面形梯度的对应关系，提出分别对反射镜进行水平和垂直2个方向光栅相位测量，通过计算可得到梯度分布，由此重建待测反射镜面形。测量中，光栅由计算机产生，可以实现精确的相移，而且可以方便地调节光栅的周期以及方向。计算机模拟和实验表明这一技术的可行性。与传统的干涉计量相比较，这种方法具有结构简单、成本低和灵活性高等优点，特别适用于非球面反射镜和波前变化范围较大的反射镜面形测量。     

相位屏法研究湍流大气对干涉图样的影响

基于马赫-泽德光路发射的相干光为模型,利用功率谱反演法生成随机相位屏的方法模拟湍流大气,分析了相干高斯光在湍流大气中的传输过程并建立了传输模型,推导得到了接收屏上的干涉光强。数值仿真分析了湍流大气对干涉图样分布以及条纹间距和对比度等特征参数的影响。结果表明,随着湍流强度增大,干涉图样变得模糊甚至破碎,条纹间距增大,对比度下降。此研究结果对于激光主动干涉探测技术的应用具有一定参考意义。     

基于马赫-曾德尔干涉仪的聚合物电光系数测量方法的性能改善

对基于马赫-曾德尔(Mach-Zehdner)干涉仪的聚合物电光系数测量方法进行了分析。提出了改善性能的方法并进行了讨论。采用光纤干涉仪代替空间光学干涉仪对样品电光系数进行透射式测量,采用压电陶瓷(PZT)片调节测量系统的工作点实现反馈控制,有效地减小了法布里-珀罗(Fabry-Perot)谐振效应的影响;通过精确控制光纤干涉仪干涉臂长差和合理选择光纤耦合器的耦合比,可以提高干涉的可见度,从而提高系统的测量精度。实验结果表明,系统的干涉可见度为0.84,可分辨的最小相位变化约为6×10-6rad。     

强激光光束像传递测量系统离焦量干涉法测量

在强激光波前测量像传递系统中,4-f光传输系统透镜之间装调过程产生的离焦量引入了一个相位调制。首先从实验上测量了像平面处波面横向剪切干涉图样,利用矩阵光学和Collins衍射公式推导出了离焦量和激光波面横向剪切干涉条纹之间的理论关系,并得到了在无离焦情况下激光传输的空域和频域方程。对实验测量得到的干涉条纹空间灰度曲线利用最小二乘法进行了余弦曲线拟合,得到干涉条纹空间尺度,利用理论关系计算得到了离焦量的数值,实现了对像传递系统装调过程的定量描述。     

共光路双频外差干涉法测量模拟磁头磁盘静态间隙

提出了一种共光路外差干涉测量模拟磁头磁盘静态间隙的方法，该方法以低频差横向塞曼双频激光器作为光源，采用专门设计的双折射透镜分光和相位测量技术，实现了对光波半波长的3600细分，从而使测量分辨率达到0．1nm。原理实验结果表明，该系统在无恒温的普通实验室条件下，1h内稳定测量实验结果漂移小于4nml利用压电陶瓷（PZT）微动工作台（步进分辨率1nm）驱动反射镜（模拟磁头）产生位移，在1μm范围内与该系统测量结果进行比对，得到线性相关系数优于0．9998。     

Thermo-optical characterization of CdZnS nanoparticle colloids

Thermo-optical properties of cadmium zinc sulfide (CdZnS) nanoparticle colloids are investigated by interferometry technique. The nanoparticle colloids are synthesized by an improved co-precipitation method. Transmission electron microscopy, UV–vis spectrometry and X-ray diffraction analysis are used to characterize the CdZnS nanocrystals. The thermo-optic coefficient of the colloids has been determined using a Fizeau interferometer. For this purpose, the interference patterns are deformed by a photothermal phase shift which is locally induced in the sample by the focused pump laser beam. The change in the refractive index at this region imposes a shift on the phase of the fringe patterns. Fourier analysis performed on the interference patterns allows us to estimate the values of the thermo-optic coefficient and nonlinear refractive index of the sample. It is shown that the CdZnS nanoparticle colloids enhance the absorption of the laser light and induce high rise in the temperature of the sample, which leads to the nonlinear phase shift.