相移雅满横向剪切干涉仪

雅满横向剪切干涉仪是一种很重要的波面检测仪器,特别是可以对白光的波面进行检测.为了弥补传统雅满横向剪切干涉仪的不足,提出了一种相移雅满横向剪切干涉仪.它是在雅满横向剪切干涉光路中插入起偏器,1/4波片和检偏器所形成,实现了剪切干涉与相移的结合,能有效地提高测量精度,可适用于白光的波面检测,结构简单且操作方便.实验中通过旋转检偏器获得了相移干涉图,其结果很好地验证了该相移雅满横向剪切干涉仪的有效性.     

相移点衍射干涉仪用衍射板结构设计

相移点衍射干涉仪(PS/PDI)的检测精度取决于衍射板中针孔衍射产生的参考球面波质量,而针孔的直径是影响参考球面波质量的一个重要因素。基于矢量衍射理论,以会聚光束作为入射光,分析了针孔厚度和直径、加工误差以及入射光源单项像差和综合像差对衍射波面质量的影响。仿真数据表明,为了获得数值孔径为0.2,波前误差均方根(RMS)值不大于1.4×10-3λ的理想球面波,在针孔的实际加工制作中,应选200nm厚度铬膜,直径为1.5μm的针孔,并且满足仿真误差要求;对衍射板上窗口尺寸进行了仿真,结果表明窗口边长取60μm时,仿真结果最优。用实验验证了设计结果的可行性。     

利用剪切干涉仪测量激光大气传输相位畸变

文中就利用剪切干涉仪测量激光大气传输相位畸变的问题进行了探讨.对横向剪切干涉仪(LSI)及Hartmann波前传感器的波前探测和复原进行了类比仿真分析,结果表明在同等条件下,前者的波前复原能力优于后者.利用我们研制的二维剪切干涉仪,对激光大气传输湍流效应引起的波前畸变进行了测量,对实验结果进行了初步的研究分析,并首次得到了激光大气传输相位不连续性的直接测量结果,验证了LSI应用于测量激光大气传输相位畸变的可行性和优越性.     

基于折射棱镜的多波段激光合束方法

多波段激光合束技术在光电对抗领域的应用越来越受到重视,基于此提出了一种使用折射棱镜组的多波段激光合束方法,优选了牌号依次为H-ZLaF92、D-ZLaF85LS、H-ZBaF21的3种火石玻璃作为棱镜材料,通过对棱镜组的顶角值、入射角度以及位置关系的计算和仿真,设计了包含调整镜组、折射棱镜组、反射镜组和偏振滤光片的合束方案,同时利用将单一线性偏振激光束电矢量方向调整为平行于入射面的方法减小反射损耗。分析计算表明：在波长分别为550 nm、1060 nm、2000 nm情况下,入射角分别选择63.05°、61.35°、59.58°,3种材料的棱镜顶角值分别取51°、55°、60°;在光斑间距ΔX₁、ΔX₂分别为10 mm、20 mm的情况下,3种材料对应棱镜的远表面距离D、近表面距离d分别为289 mm、83.5 mm,366.4 mm、107.7 mm,381.6 mm、103.6 mm;在不进行光学镀膜的情况下,仅使用单一线性偏振光以布儒斯特角入射,也能够达到92.8%～97.6%的合束效率,与现有多波段合束技术相比,在成本方面有巨大的优势...     

一种纳米精度偏振干涉仪光学系统的研究

本干涉仪采用偏振测量和偏振接收装置。对干涉仪光路中激光的偏振态转换进行了详细的理论分析,对偏振干涉仪以及双频干涉仪的研制具有借鉴意义。该装置的重复性试验表明干涉仪重复性在30nm之内,说明干涉仪的性能比较可靠。如果对环境条件进行严格的控制,会得到更高的测量精度,有望实现纳米精度测量。     

中红外量子级联激光器偏振合束实验研究

合束是实现量子级联激光器高功率输出的关键技术,基于激光的偏振特性,研究了偏振合束的实验原理及实验方法。使用线栅偏振片和中波半波片组成偏振合束装置,对两路4.05 μm量子级联激光器进行偏振合束,测试了中波半波片对4.05 μm激光的透过率以及中波线栅偏振片对4.05 μm激光透射率和反射率与入射角的关系,通过实验研究,当透射路光束和反射路光束与线栅偏振片的夹角为30°时,透射路的透射率为81%,反射路反射率为91%,其光束合束效率达到约86%,并使用光束质量分析仪对合束之后的光束质量进行测试分析。结果表明:两路光束通过该合束装置合束之后,在保证合束效率的条件下,具有较好的光束质量。     

平行平板横向剪切干涉仪波前重建精度的研究

在基于平行平板双光路横向剪切干涉仪中,如果 两个方向的平行平板之间存在角度误差,将会使得 两个方向的剪切干涉图的剪切方向不正交,最终影响波前测量的准确度。本文通过仿真实验 研究了两个方 向平行平板之间不同大小的角度误差对波前重建精度的影响,分析了不同条件下Zernike多 项式系数拟合 精度、重建波前均方根(RMS)及均方根误差(RMSE)与角度误差之间的关系以 及角度误差一定时,重建波前 RMS及RMSE与剪切量之间的关系。研究结果表明,为了提高波前重建精度,要尽量降低两 个平行平板之 间的角度误差,使用更多项Zernike多项式来拟合波前,并且保证剪切量与波 面尺寸比值大于10%。本文的 结论对于平行平板横向剪切干涉仪的装调将会起到一定的指导作用。     

光纤相移点衍射干涉仪关键技术

为了实现光学系统波像差的高精度检测,引入了改进的光纤相移点衍射干涉仪,介绍了其工作原理,并对干涉仪的关键部件包括激光光源及光纤的参数进行了选择和分析。经测试,激光光源功率稳定性约为1%(10 min),光斑尺寸在实现最佳耦合效率允许范围内,光束位置稳定度约为6 um,相干长度为1 cm 左右,都在测试精度允许范围内;选择了纤芯直径为3.5 um 的单模不保偏光纤,对光纤端面镀半反半透金属膜,实现了较高的条纹对比度和光能利用率,并设计了波前参考源,方便了光纤端面的抛光、镀膜及装卡。最后,利用选择的部件搭建了光纤相移点衍射干涉仪实验装置,为最终能够实现光学系统波像差的高精度检测提供了前期的准备。     

点衍射干涉仪波前参考源标定算法的研究

为了提高双光纤点衍射干涉仪的检测精度,需要对干涉仪装置中两个波前参考源(WRS)的系统误差进行标定。设计了波前参考源的标定过程及标定算法,通过沿被检光学系统光轴四次旋转90°求出波前参考源的沿轴旋转非对称误差,沿倾斜轴四次旋转90°求出波前参考源的沿倾斜轴旋转非对称误差,然后利用两者之差采用最小二乘法求出波前参考源的旋转对称误差,将对称误差和非对称误差相累加求出波前参考源的系统误差。采用计算机模拟了标定算法的整个流程,当波前参考源沿光轴和倾斜轴旋转的旋转公差在±1°范围内时,采用36项泽尼克多项式进行标定的测试误差均方根值小于0.01nm,在标定精度允许的范围内。通过模拟验证了标定算法的正确性并给出波前参考源的旋转公差范围。     

三波长合束高亮度半导体激光光源

半导体激光器以其突出的优点具有广泛的应用前景,但受光束质量限制,使其很难作为直接光源应用在对功率和光束质量均有较高要求的领域。采用斜45°柱透镜阵列光束整形技术、自偏振合束技术和三波长合束技术,将3种波长的8个半导体激光阵列合束,研制出一种连续功率为500 W、电光转换效率为39.5%、光参量积为12.44mm.mrad、亮度为42.8MW/(cm2.sr)的半导体激光光源,可作为直接光源应用于工业和国防等领域。     

可用于小口径光束波前检测的横向剪切干涉仪

提出了一种可用于小口径光束波面检测的横向剪切干涉仪。该干涉仪由偏振分光棱镜、光轴与其表面平行的晶体平板、1/4波片、反射镜及CCD构成。被测光束由偏振分光棱镜进行透射起偏和反射检偏,利用反射镜的反射两次经过晶体平板、1/4波片来实现剪切光束的等光程干涉。通过晶体平板剪切复制波面以获得小的剪切量,可用于小口径光束波面的检测。晶体平板的旋转可以改变剪切量,实现了不同口径不同波前的光束波面检测。对该干涉仪进行了仿真分析,得到了不同入射角情况下的剪切干涉图,仿真结果与理论分析结果相一致。实验中,旋转晶体平板得到的剪切干涉图与仿真结果相一致,很好地验证了该剪切干涉仪的有效性。     

基于相位干涉仪测向算法的仿真研究及误差分析

现代军事雷达对抗中,快速准确获取辐射源方向角度信息至关重要,针对传统测向法精度较低的问题,本文提出长短基线相结合的方法建立测向算法模型,通过MATLAB对相位差进行测量求解,可以广泛应用于电子战情报处理领域。研究表明:与传统测向方法的精度相比,测向精度可达到1.2%。     

大孔径移相式CO_2激光干涉仪

叙述了已研制成功的红外移相式数字干涉仪的原理和性能，光源为ＣＯ２激光器（λ＝１０．６μｍ），该仪器光路是斐索型干涉系统，孔径为２５０ｍｍ，不确定度ＰＶ值优于λ／１３０（２σ）；也可构成泰曼球波面干涉系统。采用压电晶体驱动参考反射镜作相位调制，完成了对热释电摄像机的热电靶的温度调制。给出红外望远系统波前和光盘基片平面度实测光程差的二维等值图和三维立体图。     

干涉仪测向基线组合方式选取依据初探

针对相关干涉仪测向查表算法,以均匀5圆阵为例提出了3种基线组合方式:固定基准法、最长基线法和最短基线法。建立相关干涉仪测向仿真模型,通过仿真分析了3种基线组合方式对测向精度的影响,包括测向精度随频率的变化、测向精度随方位角的变化和测向模糊3个方面。得出最长基线法具有最高测向精度以及最小相位容差,最短基线法具有最低的测向精度和最大的相位容差,固定基准法性能居中且测向误差对方位角更加敏感的结论。从而对基线组合方式的选取提供理论依据。     

全保偏M-Z型光纤磁场传感系统实验研究

报道一种基于全保偏Mach Zender型干涉检测的光纤磁场传感系统。采用TbDyFe磁致伸缩材料,在长度约为10cm的裸保偏光纤上环绕了一层厚度约为2μm的膜,大大提高了磁致伸缩材料与光纤的附着性能,解决了光纤弯曲问题。选用保偏光纤耦合器、保偏光纤偏振器,构成包括传感部分在内的全部保偏的Mach Zender型光纤传感系统,从根本上抑制了系统偏振噪声;利用主动相位补偿法有效地消除了干涉仪系统的相位漂移。对系统的直流偏置和交流磁场响应特性进行了测试。实验结果表明,系统的相位随磁场变化的灵敏度为0.45458rad/mT,可检测的磁场分辨率达到2×10-8T。     

一种基于平板横向剪切干涉的角位移测量方法

在一种已有的角位移干涉测量技术的基础上,提出一种改进的角位移测量方法.通过选择合适的初始入射角,使从平板前后表面反射的两光束实现剪切干涉.采用一维位置探测器测量光束经透镜会聚后在探测器光敏面上的光点偏移量.根据干涉信号的相位和光点偏移量可以计算出被测物体的角位移.在该测量方案中,引入的一平面反射镜与被测物体的反射面形成光程差放大系统,提高了角位移测量灵敏度.分析了初始入射角对剪切比的影响,并讨论了基于该方案的角位移测量精度.实验结果表明,基于该技术的角位移重复测量精度达到10-8rad数量级.     

基于直接采样相移法的蓄电池内阻测量

现代通信系统中,蓄电池是直流供电系统的最后一道安全保障。蓄电池的好坏及供电质量,直接影响到整个通信系统的安全可靠运行。蓄电池内阻是评价蓄电池质量的重要参数。文中详细介绍了交流法测量蓄电池内阻的基本原理,针对该方法存在的缺陷,提出了直接采样相移法测量蓄电池内阻的新方法,并用硬件电路实现了该方法。     

相位比值法干涉仪测向优选算法

探讨了一种基于干涉仪相位比值的快速测向算法,仿真发现该算法不同基线的误差特性存在翻转现象,因此如果总是用长基线测向结果作为输出,无法得到最优结果。于是导出了该算法的理论误差函数并对其进行深入研究,根据误差函数的特性,实现了一种优选算法,能够适应各种基线组合并自动选择出最优测向基线,使得采用该算法的系统性能达到全局最优。