实时测量表面形貌的正弦调制半导体激光干涉仪

设计了一种实时测量表面形貌的正弦相位调制半导体激光干涉仪,对其抗干扰的实时测量原理进行了分析．在该正弦相位调制干涉仪中,利用高速图像传感器探测干涉信号,该干涉信号通过信号处理电路实时鉴相得到被测表面所对应的相位分布,即可实时获得待测量物体的表面形貌．在实验中,测量了楔形光学平板的表面形貌,测量点为30×30个,测量时间小于10ms,重复测量精度为4．3nm．实验结果表明该正弦相位调制干涉仪的有效性．     

利用径向剪切干涉法测量液晶空间光调制器的位相调制特性

研究了一种测量液晶空间光调制器的相位调制特性方法，采用共光路径向剪切干涉仪，对经空间光调制器调制后的波面进行径向剪切干涉后，获得其干涉条纹图，并用迭代算法计算其波面的相位分布，从而得到液晶光空间调制器上的相位调制曲线。     

扫描干涉光刻机相位锁定系统设计

针对扫描干涉光刻机干涉图形相位锁定需求,提出并设计了干涉图形相位锁定系统。该系统采用零差相位干涉仪实现干涉图形相位漂移的高速高精测量,采用声光调制器以高速高精移频的方式进行干涉图形相位调制,并通过闭环反馈控制实现相位锁定。实验结果显示:系统闭环控制可实现±1/25个干涉图形周期的锁定精度,系统具有良好的相位锁定性能。该系统具有光路短、易于装调、激光利用率高等优点,未来用于扫描干涉光刻机更具优势。     

轴承滚珠面型误差激光干涉测量系统的研究

在以激光干涉方法进行轴承滚珠面型误差测量时,为避免特制参考标准球面镜自身球度误差对测量结果的影响,提出了一种以平面镜代替球面镜的泰曼-格林轴承滚珠面形误差干涉测量方法,并设计了相应的测量系统。该方法基于相移干涉原理,通过计算机控制压电晶体使参考平面镜获得固定步数的位移,以获得多幅干涉图像,使用电荷耦合图像传感器(CCD)对得到的干涉图像进行采集,系统对获取图像进行相位提取解包裹运算以得到球面的面型误差。对于测量中由轴承滚珠定位精度而引起的离焦、倾焦调整误差,采用泽尼克多项式波面拟合的方法来消除其对测量结果的影响。实验表明,该系统的测量结果与ZYGO干涉仪所得到的结果相比较,峰峰值相差0.001 6λ,均方根误差相差0.004λ,能够有效地对轴承滚珠面型进行检测,且测量结果具有较高的可靠性。此外,该方法还可进一步推广应用于其他需要进行圆球度测量的领域,具有广泛应用前景。     

数字图像处理技术在干涉仪中的应用

利用CCD(charge-coupled device)对立式接触式干涉仪进行改装研制,变目视观察与判读读数为光电探测、自动瞄准、测量,把显微镜下的干涉条纹图像利用CCD采集后传输到计算机.结合数字图像处理技术,利用波长定度方法实现自动定度,双边直线拟合法自动确定0级干涉条纹中心的准确位置,并根据量块形成的0级干涉条纹中心偏移像素值计算量块长度.实验测试结果表明利用数字图像处理技术消除了人为判读差错的可能性,提高了工作效率,稳定可靠.     

用于大尺寸测量的无长导轨激光光纤干涉仪

介绍了一种用于大尺寸，无长导轨干涉测量系统．该系统由两种干涉仪构成．半导体激光光纤干涉仪用于定位，Ｈｅ－Ｎｅ激光干涉仪用于测量光程差．文中还就提高定位精度，采用脉冲电流调制方法调制半导激光器作了介绍．实验中，采用１００ｍｍ导轨，测量距离为８００ｍｍ，测量误差为±２μｍ．     

采用Zygo干涉仪测量LCOS相位调制特性的研究

该文介绍了LCOS的基本结构和光波调制原理,当光波的偏振方向与液晶分子的光轴相一致时,LCOS处于纯相位调制模式。介绍了Zygo干涉仪测量相位差的原理,针对北京杏林睿光公司生产的RL-SLM-R2反射式纯相位LCOS采用美国Zygo干涉仪进行了相位调制特性测量,并根据干涉仪原理对结果进行修正,得到了准确的相位调制特性曲线,其调制范围为0~0.715 4λ。该实验开创了一种新的相位调制度测量方法,对更好地使用液晶空间光调制器有重要意义。     

基于图像分割的多CCD测量系统干扰去除方法

针对多电荷耦合器件(CCD)光切法物体三维形貌测量系统中杂散光干扰难以去除的问题,提出一种基于图像分割的干扰去除方法,在灰度空间进行阈值分割的同时,在图像中进行区域分割。对干扰源的分析显示,激光条纹关于玻璃底板的反射是干扰的主要来源。玻璃底板以上的部分包含条纹信息,玻璃底板以下为干扰信息存在区域。将玻璃底板在图像中的位置提取出来,利用Hough变换进行检测,求出直线方程。用该直线对测量过程中的图像进行区域划分,有效区域保留原始信息,无效区域置为零,彻底去除干扰。该方法与传统的图像滤波去除干扰的方法相比,可以在去除干扰的同时保持激光条纹的原始信息和测量数据的完整性,该方法已在多CCD三维形貌扫描仪中得到实际应用。     

双光纤干涉温度传感器的研究

目的研制一种具有高分辨率、高灵敏度、抗电磁干扰的全光纤温度传感器。方法应用双光纤干涉和温度对相位的调制原理并借助CCD图像传感器、计算机系统。结果建立了基于光纤传感温度的测量系统。结论双光纤温度测量系统具有稳定、可靠、分辨率高和抗电磁干扰等优点,可实现-20℃至80℃的温度测量。     

CCD像元尺寸对移相干涉术相位测量精度的影响

针对移相干涉术中CCD探测器采集高密度干涉条纹的过程,对影响相位测量精度的主要因素进行了理论分析和仿真研究.结果表明,随着CCD像元尺寸及随机噪声标准差的增大,CCD探测得到的时域光强信号信噪比降低,引入的相位测量误差也增大.当信噪比约高于24时,相位测量精度可优于π/50rad,折合成光程差即优于λ/100,为后续研究扩展移相干涉术的测量范围提供了理论上的定量依据.     

弓形结构冷原子干涉重力测量精度分析

为了提高冷原子干涉测量重力的精度,提出了一种弓形结构干涉方案.该方案通过改变施加在冷原子上的Raman脉冲的方向和数量,构造出弓形结构的干涉路径.根据激光传播相位得到干涉相位差和重力加速度的线性关系,其比例系数决定了干涉仪的灵敏度;利用费曼路径积分的方法计算原子波包的传播相位,并应用微扰理论分析重力梯度误差和地球自转误差;使用矩阵方法分析原子波包干涉不重合误差.与Mach-Zehnder型和四单向脉冲干涉仪相比,弓形结构的重力梯度误差和波包不重合误差均得到降低.又推导了含有多个弓形结构的干涉仪相位差与光脉冲相位和重力加速度的关系式,发现随着弓形结构数量的增加,干涉仪的灵敏度不断提高,但其提高的程度递减.     

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.     

激光位相调制的麦克尔逊干涉光外差探测

导出了激光经位相调制后的麦克尔逊干涉光外差探测的讯号特征表式。并讨论用该技术对激光进行稳频及用来测量反射镜的反射率的现实可能性。     

一种新的测定流体质扩散系数的全息干涉图像处理方法

将基于傅里叶变换的相位检测原理应用于流体质扩散系数测量中的图像数据处理,提出了一种新的流体质扩散激光全息干涉条纹图像的处理方法．该方法由小波变换去噪、频域窗口滤波、全息图物像再现及最小二乘法相位展开等步骤组成．采用该方法对实验中采集的标准体系0．33mol／L KC1溶液在298．15K下与水的质扩散干涉条纹图像以及在不同温度下0．1mol／L蔗糖水溶液-水扩散系的扩散干涉条纹图像进行了处理,并通过与文献值的比较验证了该方法的准确性．该方法充分利用了全息图的相位信息,进一步提高了处理实验数据的精度,通过误差分析可知其理论精度可以达到0．1％,从而可为激光全息干涉法测量流体质扩散系数实验提供新的手段．     

分离式干涉镜的激光干涉仪测量系统分析

目前常用来测量长度的激光干涉仪,主要是以迈克尔逊干涉仪为主,并以稳频氦氖激光为光源,构成一个具有干涉作用的测量系统。最近出现了一些其它的测量系统,它们与激光干涉仪测量系统有着本质上的不同。本文研究了线性和直线度测量模式下分离式干涉镜的激光干涉仪测量系统的优点,并分析了电子靶标测量系统对测量精度的影响。     

一种新的流体质扩散激光全息干涉图像处理方法

将基于傅里叶变换的相位检测原理应用于流体质扩散系数测量中的图像数据处理，提出了一种新的流体质扩散激光全息干涉条纹图像的处理方法。该方法由小波变换去噪、频域窗口滤波、全息图物像再现及最小二乘法相位展开等步骤组成。采用该方法对实验中采集的标准体系0.33mol／LKCl溶液在298.15K下与水的质扩散干涉条纹图像，     

干涉条纹抖动误差的消除方法探讨

针对不可避免的激光光束的指向误差带来的干涉条纹抖动,去除干涉图像高频部分从而找到干涉条纹抖动量并进行误差消除.在非局域空间光孤子大相移的测量实验中,运用此方法,成功地得到了消除激光器指向误差的相位随功率的变化图,从而实现了非局域空间光孤子大相移的测量.     

实时全息三缝边缝调制干涉仪的实验研究

讨论了一种基于边缝调制的实时全息三缝干涉仪的原理和实现过程，推导了实时三缝干涉光强分布随边缝位相变化的计算公式，结合三缝干涉的原理和特点，利用全息实时再现出三缝的衍射光波，从而实现对边缝位相变化的测量。该实验方法，可应用于光学表面不平度和微小厚度的测量。     

基于嵌入式的激光光束质量的测量与控制

本文提出了一种嵌入式激光光束质量参数自动化测量系统。该系统选择混合式步进电机组作为执行机构来获取束腰位置;采用面阵CCD多点探测激光光斑的图像信息,实时计算激光光斑的质心和光强以及光束的束腰宽度和束腰角等参数。     

一种基于部分补偿与稀疏阵列的深度非球面测量新方法

为了克服传统非球面补偿法测量对象的单一性,并提高非球面的动态测量范围,提出一种部分补偿与稀疏阵列CCD结合测量深度非球面的新方法.该方法首先采用多针孔阵列将CCD的感光面转换成稀疏阵列,通过降低干涉条纹的条纹密度来提高干涉仪的可测空间频率;根据被测非球面所需补偿的动态范围设计计算全息元件,部分补偿非球面性后,通过干涉测量获得深度非球面的表面信息.分析表明,采用该方法的干涉仪相对于传统干涉仪测量范围能扩大到10倍,实验表明稀疏阵列和部分补偿方法结合后能够实现精确的深度非球面测量.