几何云纹法和变线密度光栅的检测

变线密度光栅在激光核聚变装置、太空探测器上有着广阔的应用前景,但是它的检测方法长期以来一直没有发展,本文在介绍变线密度光栅的基础上,将几何云纹法引入变线密度光栅的检测中,从理论上介绍了几何云纹法,并就低线密度的变线密度光栅给出了有关理论公式,对数据处理方法进行了初步的探讨,从理论上提出了数据处理方法.     

自带计量标准器的二维位移工作台研究

提出以平面正交衍射光栅作为二维位移工作台计量标准器的方法，随工作台的移动，光栅能同时检测一个平面上两个方向的位移．阐述了正交衍射光栅作为位置检测元件的工作原理及其光路布置方法。二次衍射光线的两两迭加，形成两组干涉条纹信号，且这两组干涉条纹信号的相移与光栅两个正交方向的位移呈正比，通过光电转换和计数细分处理电路得到条纹信号的相移；检测光路布置在工作台下方，通过几组直角棱镜使干涉条纹信号进入光电探测器．实验分析了工作台的测量精度，有效分辨率提高到10nm．     

生物膜材料张力形变干涉相移法的分析

细胞培养基底膜(硅胶膜)在应变量1%、10%、20%、25%伸张状态下,应用相移影栅云纹法,分别得到了4种伸张状态下硅胶膜上的全场位移分布,并进行了培养膜三维形貌重建.结果表明相移影栅云纹法适用于大变形的培养膜的形变测量,经过图像处理能够实现物体形貌的自动化和数字化测量要求.为进一步的硅胶膜全场应变测试提供数据支持.     

盲孔法测量复合材料残余应力

应用盲孔法结合相移云纹干涉实验测量正交各向异性复合材料的残余应力.首先由相移云纹干涉方法测取盲孔孔边任意点的位移,然后通过有限元数值模拟得出释放应变矩阵,进而求出测量点的残余应力值.讨论了在不同孔深的情况下残余应力测量值的变化规律.     

位相全场检测的全息网格法

在全息干涉术与光栅网格法耦合的基础上，提出了一种基于位相全场检测的全息网格法．它可用来直接测量固体表面的应变分量（εｘ，εｙ，εｘｙ），其应变测量灵敏度为８×１０－５，利用相移技术得到了光栅栅线图象的位相场，进而确定了光栅的栅距和倾角，结合变形理论实现对应变分量的直接测量．     

相移全息干涉法重建火焰温度场的新方法

提出可直接检测干涉图的相对光强，解决基于干涉条纹的处理有效检测信息利用率不高的问题，得到全场相移的连续分布，从而重建被测火焰折射率场和温度场的方法．采用该方法对标准轴对称分布的火焰进行模拟计算，并与现有的采用逼近法处理干涉条纹获得的结果进行了比较，证明本文提出的方法精度较高，具有较好的应用价值．     

用二维全息光栅制作光学时钟分布中的全息光学元件

提出了用二维全息光栅制作自由空间光学时钟分布中的全息光学元件的方法.实验中采用类似于马赫 泽德干涉仪的光路;其中,物光为二维光栅中间的9个衍射级.分析了二维光栅各衍射级的衍射效率、位置及各衍射级之间的间距.初步实验得到了可产生二维3×3输出端的全息光学元件.理论分析表明,该全息光学元件可适用于3×3光敏面半径大于10μm的光探测器阵列.     

基于频率调制二元编码光栅相位测量剖面术

分析传统的频率调制正弦光栅用于3步相移相位测量剖面术时,系统非线性对测量精度的影响,提出采用二元频率调制光栅,提高3步相移相位测量剖面术计算绝对相位测量精度的方法.完成了分别采用传统正弦频率调制光栅投影和基于Floyd-Steinberg二元编码频率调制光栅投影的相移剖面术的绝对相位计算结果对比.结果表明,采用正弦频率调制光栅模板的3步相移算法对系统的非线性敏感,而二元编码频率调制光栅模板既保持了利用单组条纹投影就可计算条纹绝对相位的优点,又不受系统非线性的影响,大大提高了基于频率调制光栅的相移剖面术的测量精度.计算机模拟和实验验证了所提方法的有效性.     

可见光波段亚波长防伪光栅的实验研究

研究可见光波段亚波长防伪光栅的制做.给出了用2θ夹角一次光刻、2θ夹角摆动δ角两次光刻和2θ夹角旋转β角两次光刻等干涉光刻工艺设计和构建可见光波段亚波长光栅微结构的基本原理.优化设计的干板表面曝光量分布函数可用于构建特定面形分布的光栅微结构.制作了可见光波段的1维和2维亚波长光栅微结构,给出了其SEM和AFM实验数据和理论分析图形,检验了微结构的彩色防伪光变效果.实验结果表明:该干涉光刻工艺能够构建出表面光滑、深度较大的复杂光栅微结构,并能展现出一定的彩色光变效果.     

微型机在光学干涉自动化检测中应用的研究

本文提出了一种用计算机进行干涉图象数字分析和处理的新方法。该方法以分析干涉图象的二维傅氏谱为基论,引入电子学的调制解调技术,采用数字图象处理技术进行图象预处理、清噪声处理和信号滤波处理;进而求出干涉图象中所反映的被检测光学零件的质量信息。我们组装了一个以IBM-PC微机为主处理器的数字干涉图象分析系统;编制了一套完整的干涉图象分析程序。实验结果表明该方法提高了检测的精度和可靠性。它为高精度检测光学零件质量提供了一种有力的自动测试手段。     

改进的复合光栅投影快速三维测量方法

提出一种新相移算法下的复合光栅投影三维测量方法.利用逆推法建立投影光栅模型,对投影仪投出的光栅进行预校正,保证投到参考面的条纹为标准的正弦分布.测量过程由具有相移的复合光栅到待测物体表面,CCD相机采集变形条纹图,将采集到的图像分离成3帧单色图,再由相位算法提取相位,通过高度映射公式恢复待测物体的三维面形.该方法有较好的抗噪性能,为动态在线测量奠定了基础.计算机仿真实验验证了该方法的可行性.     

干涉法测量气体温度场的深入研究

研究了光学干涉方法测量气体的温度分布,组建激光干涉测量系统,通过实验得到有温度扰动的气体流场的干涉条纹,用CCD采集干涉条纹图,并对其进行傅立叶变换、相位提取和数值计算等分析处理,得出气体的温度场分布.光学干涉法可以实现高效、高精度、全场温度分布的测量,适用于工业应用中的温度测试.     

测量表面变形的新方法——激光散斑干涉计量法

简述了激光散斑的形成以及散斑干涉法。叙述了散斑干涉的二种记录方式和二种分析处理方法的原理。介绍了散斑干涉与全息干涉相结合测量三维位移时用一张底片直接获得分离的三个位移分量全场分布的二种方法;并把散斑干涉推广到非相干光照明,预料应用于测量大部件大变形会有广阔的前景。本文给出几个实验实例,并对应用和实验技术上的若干问题作了一些讨论。散斑干涉法与全息干涉法互相补充,是一种有力的工具。     

基于像散的并行全场三维检测新方法

基于像散原理,提出了一种全场并行三维检测新方法,该检测方法利用微透镜阵列产生的二维点光源阵列来实现并行像散光路,实现了对测量表面的全场同步检测.利用像散特性曲线中的线性关系,实现在较大采样间距下获得较高的轴向分辨率.介绍了并行全场三维检测的测量原理,对像散光学系统的性能参数和影响因素进行了分析和讨论,并进行了可行性实验.实验结果中像散特性与理论分析是基本吻合的,表明像散法在并行三维检测中可以应用.     

基于平面光栅的二维移动测试方法研究

二维微动平台往往是装备或实验技术中不可或缺的一种常见装置,而标准化的移动平台往往精度有限,难以满足某些高端应用场合.本文采用平面光栅对二维移动平台进行测试,在平台的移动分辨力固定的情况下,介绍了平面光栅和二维移动平台相结合时的标定和测试方法,从而提高二维移动平台的移动准确度.实验结果表明,平面光栅的应用可以提高二维移动平台的准确度,所采用的标定方法稳定可靠.     

基于透反式二维绝对零位光栅的光刻对准技术

在二维零位光栅原理的基础上提出了一种透反式二维零位光栅系统,从理论上分析了系统的可行性,并进行了对准性能的试验.实验数据表明透反式光栅系统比一般的光刻对准技术的对比度更强,判别零位的性能更好.该系统作为一种新型的掩模-硅片对准技术,应用于光刻机中可获得优于20 nm的定位对准精度.     

金刚石砂轮表面二维形貌全场测量和分析

为了实现金刚石砂轮表面二维形貌的全场测量,有效评价砂轮形貌对磨削力、磨削深度、功率消耗、磨削温度、加工精度的影响,提出基于机器视觉的测量方法;结合CCD感光元件和自动砂轮驱动回转技术实现砂轮形貌的非接触全场测量.根据测量对象尺寸和测量特征量优化选取单次采样面积,通过不重叠拼接实现全场成像;对图像进行处理,提取特征磨粒,分析金刚石砂轮表面形貌的二维关键指标.采用搭建的系统对钎焊金刚石砂轮进行测量实验研究,提取磨粒总数为1 518颗,磨粒分布密度为0.5 颗·mm^-2,磨粒平均面积为0.404 mm²,磨粒平均粒径为0.359 mm.实验结果表明:文中方法可实现对钎焊金刚石砂轮表面形貌的非接触全场测量,并提供砂轮表面磨粒数、粒径及位置等关键参数.     

相移云纹干涉法对双材料界面裂纹的实验研究

采用云纹干涉法和相移技术相结合对载荷作用下的正交异性双材料界面裂纹模型的位移场进行实验测定,通过计算机图像自动采集和处理,获得了实验模型的位移场云纹图.使用云纹数字图像处理软件,对实验所得位移场云纹图进行处理,可以获得界面裂纹尖端所需的实验数据,对实验数据进行处理分析,求出界面裂纹尖端的应力强度因子值.实验结果表明:在单向拉应力作用下,正交异性双材料模型的应力强度因子为复合型,且第一项对裂纹扩展起决定作用.     

用球面波确定曲率的TALBOT剪切干涉法

将Ｔａｌｂｏｔ效应与实验力学相结合，提出用斜入射的圆锥形扩散球面波通过衍射光栅产生的Ｔａｌｂｏｔ效应，测定板面曲率的剪切干涉云纹法。理论和实验表明：本方法不但从原理上概括了采用平面波的工作，而且在实践上把测试系统所需的光学元件减到最少，兼备了简易、灵活、实用等特点，对薄板的应力分析等有广阔的应用前景。     

多相移光纤光栅光谱特性分析

为了研究多相移光纤光栅的光谱特性,探究其在光纤通信和光纤传感领域的应用,利用传输矩阵法,通过Matlab编程对多相移光纤光栅中等分相移光栅、相移级联光栅及混合相移光栅在不同相移个数、不同相移量大小、不同位置放置时的传输光谱特性进行了仿真和研究.结论表明:等分相移光栅可以通过增加相移个数来实现多波长的激光输出,相移量不同激光波长的输出也不同.相移级联光栅可用作带宽滤波器,通过增加相移光栅的级联数增加带宽.