双光栅正弦相位调制(SPM)干涉测量技术的发展与应用

简述了正弦相位调制干涉法的发展,重点介绍了双光栅正弦相位调制在物体阶梯表面的高度差、物体表面形貌和振动物体表面形貌的等测量领域的应用,并提出了用双光栅正弦相位调制测量振动物体温度的想法。     

滤波正弦相位调制干涉测量技术误差分析

基于正弦相位调制干涉测量是当前国际前沿的高精度光学测量技术,在位移、形貌等测量中得到广泛应用。通常采用傅里叶变换进行频谱分析提取相位参数,测量中需要处理庞大的数据,测量仪器难以快速获得测量结果,严重限制了正弦相位调制干涉的使用范围。为了降低传统频谱分析处理信号的复杂性,采用了滤波技术处理相位信息。在数据处理时直接采用低通滤波器滤除高次谐波成分,通过误差分析可知运用滤波技术处理干涉信号,公式本身引起的误差非常小,最大仅为0.9%;当调制频率波动为0.01Hz时,位移误差最大为0.1nm,误差可以忽略不计。     

滤波正弦相位调制干涉测量技术误差分析

基于正弦相位调制干涉测量是当前国际前沿的高精度光学测量技术, 在位移、 形貌等测量中得到广泛应用。通常采用傅里叶变换进行频谱分析提取相位参数, 测量中需要处理庞大的数据, 测量仪器难以快速获得测量结果, 严重限制了正弦相位调制干涉的使用范围。为了降低传统频谱分析处理信号的复杂性, 采用了滤波技术处理相位信息。在数据处理时直接采用低通滤波器滤除高次谐波成分, 通过误差分析可知运用滤波技术处理干涉信号, 公式本身引起的误差非常小, 最大仅为 0. 9% ; 当调制频率波动为 0. 0 1H z 时, 位移误差最大为 0. 1n m , 误差可以忽略不计。
     

对移相误差不敏感的四帧相位算法

应用相移干涉术测量物体表面微观形貌时,相移器的移相误差直接影响测量精度。在四帧干涉图情形下,推导出了对移相误差不敏感的相位解算方法。算法将相移误差因子作为中间可代换变量,它的大小随机变化不影响相位计算结果,即相位计算式与相移误差因子无关。对标准正弦样板进行的实验验证表明,该算法有效地抑制了移相误差对形貌测量的影响,进一步提高了表面微观形貌的测量精度和测量可靠性、提高了测量系统的整体性能指标。     

光纤激光器自混合干涉微位移测量研究

研究了光纤激光器自混合干涉效应测量微位移的方法.为提高自混合干涉的微位移传感测量精度,将正弦相位调制方法引入光纤激光器自混合干涉测量.光纤激光器外腔中使用相位调制器调制自混合干涉信号.采用四象限积分技术解调外腔相位得到位移测量结果,与高精度微位移平台位移参数对比,验证传感测量方法的可行性.位移测量精度远优于半个波长.此方法对全光纤高精度位移传感应用有重要意义.     

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．     

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。     

基于新型激光干涉仪的玻璃测厚实验装置

设计了一种用于玻璃厚度测量的空间相位调制型激光干涉仪,该干涉仪主要由垂直腔面发射激光器(VCSEL),单模光纤和线阵电荷耦合器件(CCD)组成,玻璃上、下表面的反射光产生双光束干涉,生成的空间相位调制干涉图像被CCD探测,图像的空间频率与玻璃厚度成比例,厚度测量分辨率可以达到纳米量级。该玻璃测厚教学实验装置具有体积小和成本低等优势,涉及光学干涉、激光原理、光电探测、现场可编程门阵列(FPGA)、电子电路、虚拟仪器、数字信号处理等诸多内容,适合于高年级本科生的教学实验。     

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。     

正弦相位调制型光纤传感器的一种解调方案

正弦相位调制型光纤传感器以正弦相位调制的全光纤光路,采用电子电路解调方案实现了实时相位解调,该光纤传感器测量微小位移分辨率达nm量级,工作频率范围为0.1～300Hz,不但可测微小位移及振动,也具有对瞬态位移进行检测的独特性能.文中阐述了此光纤传感器的工作原理及实验结果。