干涉仪及其在光学检测中的应用

干涉法是高精度检测的一种重要方法,它能提供精确的全视场表面的轮廓测试结果,因此成为光学高精度检测的主要方法。本文介绍干涉仪的原理及几种典型的干涉仪,重点介绍了目前广泛使用的美国ZYGO干涉仪,并给出了相应的装置原理图。最后介绍了干涉仪在光学检测中的应用。     

光电集成加速度地震检波器系统的研究

提出了一种基于M-Z光波导干涉型的新型光电集成加速度地震检波器,将光波导M-Z干涉仪、十字横梁硅质量块简谐振子、光波导偏振器单集成在同一硅基底上,该系统在GSl020组合振动测量仪(美国)上进行了测试,检测系统性能良好,能满足高精度、宽频带地震勘探要求.     

基于宇称测量的热态和Fock态的相位估计方案

在基于干涉仪的量子精密测量中,输入量子态的选择直接决定了待测相位的测量精度.本文考虑了基于压缩热态(特别是自由热态的情况)和Fock态的直积态作为马赫-曾德尔干涉仪的输入态,计算得到了宇称测量信号的解析解,进而得到了相位测量精度.研究结果表明:在待测相位很小时,压缩热态、压缩真空态以及自由热态与Fock态的直积态做为干涉仪的输入态时,均可得到相同的相位测量精度极限,且该测量极限达到了基于量子Fisher信息量子CrámerRao界限,所以宇称测量是相应的最优测量.同时,研究结果也表明,除了相干态,高强度的自由热态在量子精密测量中也有着一定的应用价值.     

法布里-玻罗干涉仪实验的研究

在法布里-玻罗干涉仪实验中,可以通过对光路和实验数据的分析,确定如何选取凸透镜的焦距以产生适合观察的多光束等倾干涉条纹,并对比用测微目镜代替读数显微镜的实验结果。     

高精度F-P干涉具在CO2浓度反演中的研究

为了对大气中CO₂浓度的分布进行高精度的实时监测,并与被测区域2维图像构成光谱数据立方,设计了一种基于高精度数字控制的F-P干涉系统.通过对F-P两镜间微位移的高精度数字控制,实现光程差的周期性扫描,从而得到光谱数据立方.通过仿真分析了控制命令与压电信号的时序逻辑,并对光谱抽样进行了模拟计算.实验中系统的光谱调制带宽为761.52～762.56 nm,光谱分辨率为0.01 nm,测试CO₂浓度范围为10～400 ppm,由TSI-7575型高精度CO₂检测器标定.结果显示:该系统相对误差的平均值为1.04%,绝对误差平均值为1.52 ppm,符合设计要求.     

加窗加权插值离散傅里叶变换在波长扫描干涉仪中的应用

针对现有的波长扫描干涉仪在采样范围内信号周期数较少时含有比较严重的信号频谱泄漏,导致较大的恢复误差的问题,提出一种基于加窗加权插值离散傅里叶变换(DFT)的频率估计的光程差恢复算法,该算法在信号采样长度为2～3个周期时仍能很好地抑制频谱泄漏．仿真结果显示：当周期数较少时,该算法恢复精度相比于现有的傅里叶变换相位斜率法有很大提高．对平面镜及单刻线标准样板的测量实验显示：加窗加权插值离散傅里叶变换算法达到约10 nm的恢复精度,进一步验证了该算法在波长扫描干涉仪的光程差恢复中有很好的应用价值．     

傅里叶光谱仪光谱定标及仪器线性函数测定

星载傅叶变换光谱仪是搭载于下一代气象卫星——风云四号气象卫星上的一台红外遥感仪器,它在静止轨道上探测大气的温度、压力和水汽的三维分布,为实现数值天气预报提供有价值的气象资料。光谱定标仪在使用前必须进行精确的光谱定标和辐射定标。而光谱标定,并测定精确的仪器函数是辐射定标的基础。主要论述了用气体吸收法对仪器函数进行测定,并利用气体吸收线的位置对光谱进行精确标定。     

行星际磁场扰动下极区热层中性风对夜侧离子拖曳的响应

离子拖曳可以对极区的高层大气中性风场产生强烈影响。行星际磁场(interplanetary magnetic field,IMF)扰动期间,通过全天空法布里-帕罗干涉仪(all-sky Fabry-Perot interferometer,all-sky FPI)的观测数据,分析了2012年1月21日21:21UT~2012年1月22日00:11 UT期间北极黄河站(78.92°N,11.93°E)上空630.0 nm氧原子辐射高度的中性风视线风场。行星际扰动数据与同时期离子风数据的对比分析表明,行星际磁场扰动使得Super DARN监测到的F层夜侧离子运动加速,高速运动的离子与中性风发生耦合,离子以传送动力给中性大气并向其运动方向拖曳的方式改变中性风的风场形态。     

LBI测向定位系统的多标校源校正算法

采用长基线干涉仪测向定位的系统,对干涉仪基线矢量的测量精度要求非常高,而通常的测姿设备在增加载荷系统复杂度的同时并不能直接提供干涉仪指向信息。针对这一问题,提出共用定位系统测量方向余弦角的相位差测量通道,利用同时测量的两个(以上)已知校正源的相位差,实时解算、提供干涉仪的空间指向,并给出了校正干涉仪指向的性能估计方法。仿真表明,该算法能够有效获得干涉仪的空间指向。     

相干源诱偏下比相被动雷达导引头测角性能分析

从比相单脉冲测向体制出发,推导出比相体制PRS跟踪相干两点源的数学模型,对两点源诱偏下被动雷达导引头的测角性能进行了分析,指出比相体制导引头无法分辨雷达和相干源诱饵,PRS将跟踪雷达和诱饵的合成相位中心,跟踪角度不固定且不断变化。仿真结果和实测数据均验证了结论的正确性。