基于光学干涉条纹拼接方法的待测距离研究

提出了一种基于光学干涉条纹拼接方法,来对待测距离进行测量研究。理论过程中,基于光学干涉原理,建立了单频光测距离理论模型。实验过程中,搭建了基于光学干涉方法的测距实验装置。在待测距离实验装置搭建完成后,进行了光路调节来产生光学干涉,得到干涉条纹。实验数据处理过程中,基于光学干涉条纹时域信号进行了条纹拼接,得到了拼接干涉条纹。最后对拼接干涉条纹进行了频谱分析,结果显示,待测距离为21.81 m,测距统计误差为0.08 m。     

无源变色传感螺栓的研究

针对螺栓载荷监测的特点,提出一种光学监测的方法。该方法通过结构设计使得与螺栓载荷呈线性关系的显色元件应力处于均匀与合理状态,然后利用贴片光弹原理,观测显色元件颜色从而确定螺栓的载荷。在分析变色螺栓应力-变色特性基础上,通过理论设计与软件分析,对监测装置的显色均匀性和灵敏度进行了分析,得出螺栓在预紧、屈服和破断状态下,显色元件分别显示褐色、黄色和绿色3种颜色。通过对变色螺栓样机测试,证明该变色螺栓样机能够有效地监测螺栓的载荷状态。     

多功能干涉测量装置及其应用

根据三种基本类型的多光束干涉条纹形成原理,设计与制造了多功能干涉测量装置。该装置是借助于光学与机械结构的变换与组合,使之变换成多种型式的干涉仪,分别用于多种精密测量:测量微位移、微幅振动、薄膜厚度、表面粗糙度、光学零件的面形,角度以及分析激光器的模谱精细结构,     

基于M-Z干涉光路的光学目标探测

为了进一步提高激光主动探测系统对光学目标的探测识别能力,提出了一种利用扫描干涉场将目标的空间分布特征加载到反射光时间序列信号中,通过反射光时间分布的特征差异在复杂漫反射背景中探测光学目标的新方法。基于马赫-曾德尔干涉光发生体制,得到了远场干涉图样条纹间距与传输距离、M-Z干涉光发生装置参数和激光波长的关系式。分析了条纹间距对不同目标原路返回点处光强时间分布特性的影响。搭建了演示验证平台,结果显示,随着干涉场的条纹间距减小,光学目标的反射光时间分布峰峰数增多,峰峰比降低,而漫反射目标没有明显变化。漫反射目标和光学目标的反射光时间分布的方差、偏度和峰度等统计特征差异明显,其中峰度值分别为(4.37,62.8)、(4.03,34.97)和(3.91,35.4),整体相差一个数量级。利用反射光时间分布的包络形态和统计特征的较大差异可快速区分光学目标与漫反射背景。     

基于MATLAB GUI的迈克尔逊干涉实验仿真系统的研究

针对传统光学实验装置使用的局限性,在波动光学光的干涉理论基础上,介绍了一种基于Matlab GUI的迈克尔逊干涉仿真系统的设计方法,用户只需进行简单的操作,即可得到各种不同参数下干涉的图样和强度分布图,还可根据需要选择不同的干涉种类,等倾干涉或者等厚干涉。结果表明,该系统仿真效果良好,具有显示直观、操作方便和可移植性强等优点,能够帮助学生更加形象的理解干涉原理,提高其学习兴趣。     

基于电容法与光干涉法相结合的油膜测量方法

通过将电容法膜厚测量仪耦合在球-盘点接触光干涉试验台上,搭建油膜厚度测量装置。通过对目标球-盘接触副采取合理的导电措施以及台架绝缘设施来保证润滑油膜电信号的提取,该装置可实现相同工况下膜厚度值及其相应的电信号(如油膜分压值和电容值)。在纯滚动接触情况下,分别对油润滑和脂润滑下的油膜进行测量,得到光干涉膜厚、油膜分压值和电容值随随卷吸速度的变化规律,并分析接触副电容随膜厚的变化。结果显示,随卷吸速度的增加光干涉膜厚升高而油膜分压值和电容值减小,电容值随着膜厚的增加而逐渐降低。实验结果初步验证了该测量系统的可行性,可为后续实际接触副内润滑状态的评估提供方案。     

F—P标准具的加工和检验

本文就当前F—P标准具的生产现状,在工艺技术和检测方法上的两大难关,作了较详尽的分析。法布里——珀罗标准具是应用镀有多层高反膜的两个高精度光学平面,两镜保持严格的平行性,致使在相干光源的照明下产生多光束干涉来进行测量的光学装置。它具有极强的色散性能和聚光本领,其产生的干涉条纹十分细锐。由于它结构简单。价格低廉、体积小、重量轻、使用方便。因此,在教学和科研上处于重要的地位。     

卫星光通信光学天线轴间距的精确调试

卫星光通信系统的光学天线由物镜和目镜构成,两者在光轴方向的间距对系统的发射和接收性能有重要影响.轴间距通常由干涉仪确定,但干涉仪与光学天线的工作波长不同时会引起镜头组焦距变化,导致物镜和目镜的轴间距存在偏差.为了能利用单波长干涉仪精确调试物镜和目镜的轴间距,本文根据光学天线在干涉测量装置中的程函方程,研究了因波长差异引起的物镜和目镜的轴间距变化量与干涉条纹变化量的相应关系,并据此提出一种能精确调试光学天线物目镜轴间距的方法.提出了几种检验该方法有效性的验证方案,包括实验验证和计算机仿真验证两大类.基于计算机仿真的验证结果表明,卡塞格伦反射式光学天线和透射式光学天线轴间距模拟调试误差分别＜15%和＜3%,仿真误差满足使用要求.     

采用全息光栅作分束器的斜入射干涉仪

本文探讨了一种用全息透射式衍射光栅作分束器的斜入射干涉方法和装置,该装置主要用于检测非光学表面。实验检测了毛玻璃表面、照相乳剂面和金属钢、铜、铝板表面。通过选择不同衍射效率的光栅或选择光栅不同衍射级次的衍射光进行干涉可改善干涉图的条纹对比度。该装置简单易调,且调好后具有很好的稳定性。     

美国第二次光学干涉膜专业会议

一九八○年六月三日到五日,美国光学学会在加利福尼亚州奥克兰市米尔大学举行了第二次光学干涉膜专业会议。会议是由美国光学学会所属的真空学会、真空镀膜学会     

单色光干涉面接触润滑膜厚在线测量

提出了滑块-玻璃盘形成的面接触润滑油膜厚度光干涉在线测量方法。以单色激光为光源,根据油膜厚度变化引起平行干涉条纹平移的物理特征,基于光流和动态时间规整技术构造复合算法,测量干涉图像相邻帧空间域上一维光强曲线的位移,从而得到相邻帧之间的油膜厚度差。从零速度开始记录每一帧干涉图像对应的膜厚变化,实时计算出当前帧对应的膜厚,实现了膜厚的在线测量。当前算法的测量结果与离线膜厚测量结果进行了对比,验证了该系统的测量准确性。进行了阶跃载荷、匀加速及匀减速工况下的膜厚测量,揭示了膜厚变化规律。     

Theoretical Study on the Interferometry of Thin EHL Film Measurement

Interferometry has been widely utilized in elastohydrodynamic lubrication (EHL) film measurement since the 1960s. In-depth optical analyses are required to get more fundamentals of optical EHL film tests. In this paper, a stratified-layer model of optical EHL contact is numerically analyzed by the multi-beam interference approach. It is revealed that the high reflectance of the beam-splitter and the steel interface generate a deviation of the intensity profile from the two-beam interference. Previous experimental results about fringe contrast are reproduced, and the determination of the beam-splitter layer is theoretically clarified. Furthermore, some characteristics of spectrometry for ultra-thin film measurement are studied, and the dependence of the interference spectrum on the spacer layer thickness is displayed. The measurement simulation has theoretically confirmed the constant initial phase change assumed in practical measurement. It is theoretically demonstrated that in the spectrometry approach, TiO₂ layer can generate spectrum with high finesse and may be used in the future application. The theoretical results in this paper are correlated with previous experimental practices, and the optical EHL technique can therefore be much better theoretically understood.     

Application of Nomarski interference contrast microscopy as a thickness monitor in the preparation of transparent,SiC-based,cross-sectional TEM samples

Reflected light optical microscopy using a Nomarski prism and a differential interference contrast filter have been employed in concert to achieve a technique that provides an accurate color reference for thickness during the dimpling and ion milling of transparent transmission electron microscopy samples of 6H-SiC(000 1) wafers. The samples had thin films of AIN, GaN, and Au deposited on the SiC substrate. A sequence of variously colored primary and secondary interference bands was observed when the SiC was thinner than 20 microm using an optical microscope. The color bands were correlated with the TEM sample thickness as measured via scanning electron microscopy. The interference contrast was used to provide an indication of the dimpling rate, the ion milling rate, and also the most probable location of perforation, which are useful to reduce sample breakage. The application of pressure during the initial cross-sectional preparation reduced the separation of the two halves of the sample sandwich and resulted in increased shielding of the film surface from ion milling damage.     

基于渐开线原理的快速光学延迟线装置

为了提高光学延迟线装置的性能,基于渐开线原理设计了快速光学延迟线(FODL)装置。分析了渐开线的基本原理并建立了数学模型,推导了光学延迟线装置的延迟距离公式。对光束通过延迟线装置后的光斑畸变进行了理论与实验分析。最后,搭建迈克尔逊干涉系统,对延迟线装置的延迟线性度、延迟平稳性、延迟距离和扫描频率进行了实验验证。结果表明:对于快速光学延迟线装置,入射光斑的半径越小,旋转平面反射镜的旋转角度间隔越小,出射光束的光斑畸变越小。该装置的延迟距离为40.036mm,延迟时间为133.453ps,线性度误差为0.419%,平稳性误差为0.806%,扫描频率为20Hz。与常用光学延迟线装置相比,该装置能够提供较大的延迟距离和较高的扫描频率,同时具有线性度好、平稳性好等优点,满足快速光学延迟线的使用要求。     

数字滤波在光学镀膜宽光谱监控中的应用

使用CCD(电荷耦合器件)进行光学镀膜宽光谱监控过程中,监测信号受外界杂散光干扰、真空室内背景辐射等因数影响,信噪比低,难于准确监控。在对系统前端光路改造的基础上,采用了数字滤波技术对后期数据进行处理,达到信号压噪目的。实验证明该宽光谱膜厚监控系统具有稳定性好、精度较高、响应速度快等优点。     

基于单色光干涉的光刻胶膜厚测量方法

针对传统的通过转速与光刻胶膜厚的关系来大致判断膜厚范围的问题,研究了基于单色光干涉的光刻胶膜厚测量方法。基于光刻胶的基本特性,将油膜的膜厚测量方法应用在光刻胶上。基于薄膜干涉原理进行系统的光路设计以及光刻胶膜厚测量平台的设计。进行了干涉条纹自动计数算法的研究以及基于单色光干涉的相对光强原理的研究。最后搭建硬件系统和软件系统,对干涉条纹自动计数算法与单色光干涉的膜厚测量方法进行实验验证与分析,实现了光刻胶膜厚的快速精确测量。     

基于LabVIEW的宽光谱膜厚监控系统的研制

介绍了一种基于LabV IEW的光学镀膜宽光谱综合监控系统。阐述了光学镀膜宽光谱监控的原理和高级图像编程语言(LabV IEW)在此系统中的应用;监控系统可以用于光学薄膜在线实时监控和光学薄膜的光谱特性检测。     

弹性薄膜——电致伸缩微进给机构研究

由弹性薄膜和电致伸缩微位移器构成的微进给定位机构，将在超精密加工和测试装置中得到广泛的应用。本文给出了该种结构的设计方法，并对其性能进行分析。     

法布里-珀罗型光纤应变干涉仪

光纤传感技术是现代通信的产物,是随着光纤及通信技术的发展而逐步发展起来的一门崭新技术。光在传输过程中,光纤易受到外界环境的影响,如温度、压力等,从而导致传输光的强度、相位、频率、偏振态等光波量发生变化。通过监测这些量的变化可以获得相应的物理量。详细介绍了一种常用的干涉型光纤传感器——法布里-珀罗（F-P）光纤应变干涉仪。