光纤光栅Gires-Tournois标准具的特性研究

该文提出利用光纤光栅来设计光纤光栅Gires-Tournois(G-T)标准具.用传输矩阵法对光纤光栅G-T标准具的光谱特性进行了分析.研究表明,强光栅决定了光纤光栅G-T标准具的反射率和带宽,弱光栅主要影响其时延和色散特性,强弱光栅之间的间隔决定了光纤光栅G-T标准具的自由光谱范围.最后还给出了自由光谱范围为25 GHz的光纤光栅G-T标准具的设计参数.     

光纤光栅温度自动补偿的位移调谐

通过分析各种光栅波长调谐的原理及缺点, 提出一种易于实现的高精度光栅波长调谐方法, 消除了不确定温度引起的干扰, 并推导出公式和使用条件. 理论分析和实验结果表明, 粘贴于弹片的光栅波长调谐重复性好, 易于控制, 调谐范围大.      

倾斜交错狭缝光栅的设计

针对立体显示中传统光栅设计方法存在的斜光栅所形成的可视区域比较小和垂直光栅所形成的莫尔条纹比较明显的问题,提出一种可视区域和莫尔条纹均在人眼视觉可接受范围内的倾斜交错光栅设计方法,在斜光栅结构的基础上以一个像素高度的一半为单位对光栅进行分段,将相邻两段狭缝错开一定距离,能减小斜光栅存在的视点间的干扰问题,从而提高可视区域范围.仿真及实测结果表明倾斜交错光栅比斜光栅可视区域增加了20%,而莫尔条纹亮度只减少9%,具有较高的实用价值.     

光谱仪谱线强度的修正

依据光栅光谱仪的工作原理,导出了光栅光谱仪中闪耀光栅在利特罗安装条件下的衍射效率表达式.得到了相应的衍射效率曲线,用其对实验测得的Ne光谱线的相对强度进行了修正.最后,说明了对于较大范围的光栅光谱强度测量值,分析了利用衍射效率进行修正的必要性、有效性和可行性.     

基于DSP的光栅信号处理实验平台构建

针对传统的采用单片机来处理光栅信号的方法存在的不足,构建了一种基于TMS320VC5402的光栅信号处理实验平台.设计中DSP主要完成光栅信号的采集、滤波、细分、辨向和光栅信号的频谱分析,DSP处理的结果通过TL16C750实现的TMS320VC5402与PC机的串行通信来观察.采用DSP处理器构建的光栅信号处理实验平台解决了以往的光栅信号处理系统只能处理输入信号频率较低或者静态的光栅位移测量的问题.实验结果表明:基于DSP处理器的光栅信号处理平台,提高了信号的处理速度,进一步提升了光栅位移测量的应用范围,具有较强的工程应用价值.     

采用石墨烯/聚二甲基硅氧烷的可调光栅设计及仿真计算

针对氰化氢气体在近红外波段具有吸收峰这一现象,设计了一种基于石墨烯(GNP)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料和PDMS材料的近红外光驱动可调透射光栅。采用数值模拟的方法研究了在近红外光驱动条件下光栅周期和衍射波长的变化规律,建立了光驱动部分与光栅部分为一体的光栅模型,模拟了在不同方向进行光驱动时光栅周期受到的影响。研究结果表明:栅线方向与驱动方向一致时,光栅周期随光驱动时间的增加而减小,且在光栅中部的变化幅度高于两侧,最大可调范围达到21.3 nm;栅线与驱动方向垂直时,光栅周期随光驱动时间的增加而增大,且在光栅中部的变化幅度低于两侧,最大可调范围达到100.98 nm;两种方式均能满足对氰化氢气体的检测,但栅线垂直于驱动方向的可调光栅的光栅周期变化幅度更大。     

线光栅付相对旋转的莫尔条纹及其应用

导出了线光栅付相对旋转时的莫尔条纹光电信号与栅线间夹角之间的关系式,讨论了线光栅相对旋转测量小角度的范围。     

光寻址液晶空间光调制器的非对称动态全息光栅

为克服传统记录方式光栅一级衍射效率不高对液晶空间光调制器应用产生的限制,采用斜入射方式记录了非对称薄动态全息相位光栅,光栅的一级衍射效率达到60%。基于非对称的液晶分子取向,给出了光栅产生的物理机制,提出了非对称光栅的数学模型。该研究促进了液晶材料在实时光学信息处理领域的科举研究,拓宽了液晶材料的应用范围。     

全息光栅干涉法测量曲面形貌的理论研究

基于光栅原理，提出一种可用于任意曲面形貌测量的全息光栅干涉的新方法，给出了光学原理实验系统，系统中采用拟氖激光不光源，反射型柱面全息衍射光栅为标准器，并用计算机软、硬件对光栅信号进行细分处理。实验表明，系统可获得较宽的动态范围和较高的分辨率，可用于测量曲面形貌。     

全息光栅干涉法测量曲面形貌的理论研究

基于光栅原理，提出一种可用于任意曲面形貌测量的全息光栅干涉的新方法，给出了光学原理实验系统，系统中采用氦氖激光为光源，反射型柱面全息衍射光栅为标准器，并用计算机软、硬件对光栅信号进行细分处理．实验表明，系统可获得较宽的动态范围和较高的分辨率，可用于测量曲面形貌．     

光栅信号质量动态测试法

给出了一种新的光栅信号质量的测定方法。该法用采样得到的两路信号的数据，以一种新的算法计算得到光栅信号的质量指标，并可给出质量参数与标尺光栅位置的对应关系。所得结果能反映光栅信号在测量全程上的变化，并可用于信号质量参数缺陷的补偿。     

可编程控制器对光栅传感器信号进行高速处理

针对采用PLC进行光栅位移传感器信号高速处理的有关问题进行了详细的分析，对光栅传感器输出信号的形式及其信号处理电路进行了重点阐述。尤其是对PDC9301鉴相倍频集成电路的封装形式、管脚排列以及应用电路进行了详细的说明，并从实用的角度出发介绍了光栅传感器信号与PDC9301及PLC连接电路，叙述了可编程序控制器PLC程序的设计方法。     

基于小波分析的傅里叶变换轮廓术应用研究

采用一种基于小波分析的傅里叶变换轮廓术测量了物体三维形貌。利用小波变化的时频特性,对测量光栅图像进行了处理,提取了有用的频率分量,获得了光栅图像的相位信息,抑制了频率混叠。计算机模拟结果验证了该方法的可行性,并在有噪声和无噪声的情况下与一般数字滤波器处理结果进行了比较,无论从测量精度还是测量范围都得到了提高。     

高精度长光栅动态检测的新方法

根据双频激光干涉测量原理，针对进口设备HP5528激光干涉仪不能进行动态检测的缺点，提出了一种改进HP5528激光干涉仪并实现高精度长光栅动态检测的新方法，论述了长光栅长度误差的检测和长光栅莫尔纹信号质量的检测，其中包括激光信息处理、信号采集、计算机接口和算法。该方法不仅可以检测光栅尺的精度，还可以通过信号分析了解光栅尺制造过程中的误差源对光栅尺制造精度的影响，也可以实现对磁栅、线纹尺等长度计量元件进行高精度动态测量。     

不同常数电控双折射无刻痕液晶光栅的电光特性研究

本文选取向列相液晶MLC-7700-100制备电控双折射无刻痕液晶光栅,三种液晶光栅的光栅常数分别为200μm,100μm,66.7μm,并采用波长为λ=632.8nm的He-Ne激光为光源,照射液晶光栅。同时对液晶光栅施加频率为f=100Hz的交流信号,在电压驱动下得到不同的衍射光斑,研究电压驱动下第1级衍射光斑的电光特性改变的情况。     

高速运动目标的频域合成带宽方法

为了利用线性调频步进雷达获得高速运动目标的高分辨距离像,提出了基于高速运动模型的频域合成带宽方法.该方法根据运动目标雷达回波的精确模型建立运动补偿因子,并在时域将回波信号与频域频谱搬移的误差频率混频,以消除频域频谱搬移误差的影响.与传统的基于低速运动模型的合成带宽法相比,所提方法对高速运动目标回波补偿后不存在子脉冲频谱的初相补偿误差和失配误差,具有更高的补偿精度.针对高速运动目标的仿真结果表明,在采用海明窗加权的情况下,与基于低速运动模型的频域合成带宽法相比,所提方法得到的距离像没有出现栅瓣且副瓣电平在-42 dB以下.     

倍频光栅的莫尔条纹研究

用傅里叶频谱分析方法研究了横向莫尔条纹中一个光栅倍频时莫尔条纹的变化，论证了倍频光栅形成的莫尔条纹方向与等周期两RoncK光栅形成的莫尔条纹方向相同，其周期与两小周期光栅的莫尔条纹周期相同，其对比度随倍率的增加而减小的特点，呈现莫尔条纹效应的主要是等栅距光栅和二倍频光栅，介绍了产生倍频光栅的一些方法，如采用滤波的方法，消去光栅的0级衍射波，形成倍频光栅；采用球面波照明光栅，形成倍频的光栅的自成像等，举例说明了其应用，这些应用表明二倍频光栅莫尔条纹可使结构紧凑，测量简单，或使分辨率提高一倍。     

低频光纤光栅加速度传感器

为了摆脱电磁干扰对磁电式传感器的影响,通过对光纤光栅加速度传感器力学模型分析,建立了加速度与波长变化间的数学模型,设计了低频光纤光栅加速度传感器.实验结果表明,光纤光栅加速度传感器幅频带宽为45 Hz,横向抗干扰能力为40dB,能够满足工业测量需要.     

基于FFT的光纤光栅机械振动监测系统研究

应用光纤布拉格光栅传感技术,设计了一种光纤光栅机械振动监测系统,该系统通过对传感器返回的实时振动信号做快速解调,从而实现了振动频率、加速度、速度、位移等多参数监测与远程传输,同时提供了完善的数据分析与显示功能。试验结果显示,该系统可有效应用于涡轮发动机、煤矿通风机等机械设备的振动监测中,为机械设备的故障诊断提供了软件支持。     

光栅多普勒位移遥测技术的研究

提出了一种利用激光光栅的多普勒效应实现光栅横向位移距离高精度遥测的新方法,给出了具体测量原理、系统结构及景深计算的理论公式,理论分析了作为多普勒频移发性器和顺的反射相位光栅的衍射特性,理论计算和实验表明,此系统测量范围大,信号质量好,分辨力和测量精度高,并具有很大的景深可应用于具体生产环境中位移遥测。