双光源干涉法测量液态薄膜厚度

以迈克尔逊干涉仪为核心设备搭建实验系统,提出双光源光学干涉条纹的调试方案,引入基于Python的图像处理技术,分析基准图样与调节图样的重合度判断调节边界,实现薄膜厚度的精确测量。以肥皂膜为样品进行了实验,结果表明该实验方案具有良好的可操作性和可重复性,较目视估算法提升了测量精度,为无损测量液态薄膜厚度提供了解决方案,也可引入大学物理实验课程,提升学生研究创新能力。     

双棱镜干涉研究光源的相干性

空间相干性问题来源于扩展光源不同部分发光的独立性,表现在波场横向相干范围;时间相干性来源于光源发光过程在时间上的断续性,表现在波场的纵向相干范围. 本文从干涉条纹的可见度出发,对双棱镜干涉实验中的相干性问题进行分析讨论,推导出相干长度和临界宽度公式,给出双棱镜干涉实验测量光波临界宽度和相干长度,以及估测滤光片单色性的实验方法.     

KrF准分子激光空间相干性测量

设计制作了一套反转剪切干涉仪,测量了ＫｒＦ准分子激光的空间相干性。用这种方法能够一次测量激光的空间相干度,并且在不同条纹相机的条件下能够实时测量相干度随时间的变化过程,在有注入、无注入锁定及百非稳腔中经过不同路程条件下对激光的空间相干性进行测量,并且和利用变换矩阵分析了相干度在非稳腔中的传播及其演变过程,计算了激光在不同往返次数的相干带宽度。     

空间相干性的实验观测

扼要说明了空间相干的意义及干涉条纹反衬度的表达式，介绍了一种多数物理实验室可实现的可空间相干性定性观察和定量测量的方法。     

合肥国家同步辐射光源软X射线束空间相干性实验研究

本文从实验角度对合肥国家同步辐射实验室软X射线束的空间相干性进行了研究.利用放置在物面上的高分辨正性光刻胶,记录了中心波长为3.2nm的波带片和针孔直径为30μm组合的光场分布(光斑),获得相应条件下的爱里斑及空间相干直径实验数据;完成了一个双缝干涉实验.所得的这些结果与理论计算相一致.     

一个为验证光场空间相干性而设计的双缝干涉新实验

通过我们设计的实验装置，能将通常双缝干涉实验中的ｄ值从１ｍｍ加宽到５ｍｍ，论证了ｂβ〈λ判据，验证了光场的空间相干性，并通过实验论证了“看不到”不等干涉条纹不存在。本实验通过衍射光栅的知识和实验现象，可以间接“看到”干涉条纹的存在。它能帮助学生理解光场的空间相干性，对教学有很好的启发作用。     

双光束干涉条纹间距的在线测量

双光束干涉是物理光学中的重要内容，也是全息光栅制作的光学原理．本采用CCD光电传感器^[1]在线测量双光束干涉条纹间距的方法，来确定全息光栅常量的实验原理及实验装置，对了解全息照相及计算机在线测量技术是有益的。     

通过改变玻璃厚度研究白光相干性

基于迈克尔逊干涉仪,通过只在单一光路中插入或在两光路中均插入不同厚度的石英玻璃研究了白光干涉的相干性。测量玻璃的折射率以检验所购材料是否合格。     

第三代同步辐射光源X射线相干性测量研究

随着高性能第三代同步辐射光源的建成开放,基于X射线相干特性的实验方法得到了快速发展和广泛应用.作为一个典型的例子,X射线相位衬度成像已经成为常规的X射线实验方法并向用户开放.相干散射、相干衍射成像、光子关联谱等X射线实验方法正日益受到重视,在高空间分辨、时间分辨等研究领域已显示出其独特的优越性.因此,研究和测量第三代同步辐射的空间相干特性对进一步发展这些新的实验方法具有重要意义.基于Talbot自成像原理成功测量了上海光源X射线成像线站发射的X射线的空间相干长度,并进而测得了相应光源的空间尺度.光子能量为33.2 keV时,测得的X射线光束垂直方向空间相干长度为8.84μm,对应的光源尺寸为23μm,测量结果与理论分析相符.     

扩展光源的时间和空间相干性效应分析

在干涉仪不同支路臂中分别加入透明光学层,将扩展光源入射到迈克尔逊干涉仪,观察光场的时间和空间相干现象,发现2种情况下出射光的时间和空间相干包络极值位置发生错位现象。论证了不同支路臂中的光学层可破坏干涉场中的光波相干特性,从而导致时间和空间相干性出现超前或滞后的空间位置互易效应。利用该效应,在2个入射光源条件下,可以得到一种测量光学样品的几何厚度和折射率的实验途径,并给出了相关的计算公式。     

Investigation on spectral-domain optical coherence tomography using a tungsten halogen lamp as light source

The objective of this research was to investigate a new detection method using a thermal light source in a spectral domain optical coherence tomography (SDOCT) operation to improve both image acquisition rate and axial resolution economically. A tungsten halogen lamp was chosen as the illumination source and a Michelson fiber interferometer was employed to generate the interference pattern of an object collected by a spectrometer; the inner structure of the object was obtained from the interference pattern by a Fourier transform. An experiment was performed by measuring a thin film coated on a glass base with the system, and the experimental results indicated that the structure of the thin film could be clearly observed as expected. It was theoretically stated and experimentally verified that the technique was feasible and enables imaging to realize the reconstructions of internal structure of engineering and biological object.     

光源对相干层析系统特性的影响

在分析相干层析系统成像机理的基础上，从理论上研究了光源对系统成像特性的影响，在考虑干涉条纹的强度用概率函数处理的条件下，由分析得出相干层析成像系统相当于一个复振幅的线性空间不变系统，从而给出相干函数和光源的功率谱密度之间的关系。通过对使用不同光源的系统相干传递函数比较，得出了采用具有较大线宽的低相干光源，系统的空间分辨率更好，可使测量更精确的结论。本文的工作为光学相干层析成像系统的优化设计提供了理论依据。     

光学空间相干度双稳态

本文首次提出一种由相干度非线性调制得到的新型光学双稳态——空间双稳态及其作用无耦合和有交叉耦合情况下,经γ/υ和υ/ν变换反馈可得到多种形式的双稳态,且给出了几种情况下的稳态特性方程、参数选择区域以及翻转条件等.     

一种新型的专用于光学相干层析系统的宽带光纤光源

报道了一种新型的专用于光学相干层析系统的输出光谱为准高斯型的宽带超荧光光纤光源.该光源采用掺饵光纤作为增益介质.其关键技术是在抽运源的输出端增加了光耦合器，并在光源输出端插入多级长周期光纤光栅对铒离子的自发光谱进行调制和整形；同时采用光控器和温控器来控制抽运源的输出以提高光源输出功率的稳定性.该光源的中心波长为1.57μm，输出光谱的3dB带宽大于75nm，输出功率为27mW.实验结果表明，该光源输出光谱的自相关函数的旁瓣峰被大大削弱，可以满足光学相干层析系统的应用. 关键词： 光学相干层析术 超荧光光纤光源 长周期光纤光栅 光耦合器     

对用空间扩展宽谱光源再现的彩虹全息像的分析

用空间扩展宽谱光源再现的彩虹全息像时,整个光源只在一定的光谱的和空间的“有效宽度”内起作用,本文在此概念的基础上,研究了光源的光谱扩展和空间扩展在其单独作用和联合作用时对全息像的影响。发现当两者联合作用时,对像质的总影响几乎与它们单独作用时一样。给出了用宽谱空间扩展光源所再现的彩虹全息像的分辨率,从而提出了一个实用的狭缝宽度。     

Measuring spatial coherence by using a mask with multiple apertures

A simple method to measure the complex degree of spatial coherence of a partially coherent quasi-monochromatic light field is presented. The Fourier spectrum of the far-field interferogram generated by a mask with multiple apertures (small circular holes) is analyzed in terms of classes of aperture pairs. A class of aperture pairs is defined as the set of aperture pairs with the same separation vector. The height of the peaks in the magnitude spectrum determines the modulus of the complex degree of spatial coherence and the corresponding value in the phase spectrum determines the phase of the complex degree of spatial coherence. The method is illustrated with experimental results.     

基于调制光束的空间相干性获得局域空心光束

通过调制部分相干光的空间相干性,实现了局域空心光束的产生。理论上根据范西泰特-策尼克定理及标量衍射积分,构造出具有一定空间相干性的部分相干光,并研究其聚焦特性。实验上采用理论上要求的光学系统来构造具有特定空间相干性的部分相干光,并采用薄透镜聚焦部分相干光。研究表明,当构造出的部分相干光经透镜聚焦,可得到局域空心光束。研究了光学系统的参数及透镜焦距对产生局域空心光束的影响,结果显示：光阑的拦截比及透镜的焦距越大,获得的空心光束的尺寸就越大。     

基于调制光束的空间相干性获得局域空心光束

 通过调制部分相干光的空间相干性,实现了局域空心光束的产生。理论上根据范西泰特-策尼克定理及标量衍射积分,构造出具有一定空间相干性的部分相干光,并研究其聚焦特性。实验上采用理论上要求的光学系统来构造具有特定空间相干性的部分相干光,并采用薄透镜聚焦部分相干光。研究表明,当构造出的部分相干光经透镜聚焦,可得到局域空心光束。研究了光学系统的参数及透镜焦距对产生局域空心光束的影响,结果显示：光阑的拦截比及透镜的焦距越大,获得的空心光束的尺寸就越大。     

Beam shaping by spatial coherence modulation based on spatial coherence wavelets

A novel technique for designing specific shapes of power distributions is presented. It bases on the modulation of the spatial coherence of the optical field in amplitude and phase. The modulating functions are synthesized from the phase-space diagram of the field, provided by the marginal power spectrum. Numerical results for the phase modulation of the complex degree of spatial coherence are presented. This beam shaping technique is suitable in applications that require specific shapes and sizes.     

光学相干层析信号的模拟分析与计算

对传统的模拟介质散射响应函数的蒙特卡罗算法的计算过程进行了改进，提出光子不可分割的假设，这样可以避免人为选定光子被吸收阈值的不确定性；同时采用双曲线法模拟入射高斯光束，解决了对表面为非平面介质的传输信号进行模拟的问题.通过对盖玻片（平面）与眼角膜（曲面）的光学相干层析探测信号及层析图的数值模拟，并与相应实验结果进行比较，证实了该方法与假设的可行性. 关键词： 光学相干层析 蒙特卡罗法模拟 散射