干涉条纹数字分析系统

加拿大微至（WZ）光电子有限公司研制开发的“干涉条纹数字分析系统”能够高精度数字分析干涉条纹，测量精度达到λ／20-λ／50，系统由图像采集卡、个人计算机、软件和软件加密狗组成，实时采集或输入干涉条纹，自动分析处理干涉条纹，输出检测报告，包括波面误差参数：峰谷值（P-V）误差、标准偏差（RMS）、赛德尔（Seidel）像差、光圈数（N）、局部光圈数（△N）。     

常州微至光电子有限公司 干涉条纹数字分析系统

加拿大微至（WZ）光电子有限公司研制开发的“干涉条纹数字分析系统”能够高精度数字分析干涉条纹，测量精度达到λ／20～λ／50，系统由图像采集卡、个人计算机、软件和软件加密狗组成，实时采集或输入干涉条纹，自动分析处理干涉条纹，输出检测报告，包括波面误差参数：峰谷值（P—V）误差、标准偏差（RMS）、赛德尔（Seidel）像差、光圈数（N）、局部光圈数（△N）。     

干涉条纹数字分析系统

加拿大微至（WZ）光电子有限公司研制开发的“干涉条纹数字分析系统”能够高精度数字分析干涉条纹，测量精度达到λ／20-λ／50，系统由图像采集卡、个人计算机、软件和软件加密狗组成，实时采集或输入干涉条纹，自动分析处理干涉条纹，输出检测报告。     

一种区域搜索获取平面光学元件光圈数的方法

提出一种获取平面光学元件光圈数的方法.通过确定一幅干涉条纹图像中三块测试区域及相应的搜索区域,寻找条纹弯曲量的平均值和相应条纹间距的平均值,根据测试区域对应的权重系数,得到被测平面光学元件光圈数的最佳估计值.通过测量标准光圈并比较目视判读结果,得到最大相对误差为5%.实验结果表明,该方法提高了处理干涉条纹图像的适应性,并可替代人工目视判读干涉条纹图像.     

干涉条纹空间频率对数字叠栅移相干涉测量精度的影响

基于数字叠栅移相干涉原理,分析了CCD像元尺寸、随机噪声和量化误差对采样后干涉条纹和合成叠栅条纹对比度的影响,并就干涉条纹频率对叠栅移相干涉相位测量精度的影响进行了理论分析和仿真研究。结果表明,随着干涉条纹空间频率的增大,CCD的采样过程、随机噪声和量化噪声会影响叠栅条纹信号的对比度和信噪比,并通过相位解算过程直接影响数字叠栅移相干涉的相位测量精度。以相位测量精度为π/50(折合光程差精度为λ/100)作为判断标准,对应可探测干涉条纹的最大空间频率为0.45λ/pixel,为后续数字叠栅移相干涉测量范围的研究提供了定量理论依据。     

激光干涉测长中的数据处理——拨码盘和插补相结合

一、激光干涉测长系统 激光干涉测长系统原理方框图如图土所示。 激光干涉仪是改型的迈克尔逊干涉仪。测量镜位移量L为: L=λ/2 N 式中N为干涉条纹数。经放大整形后的光电讯号代表λ/2。若通过逻辑电路对代表λ/2为计量单元的电讯号再进行四细分,则测量镜位移量L为:     

小F数标准球波面透镜组的F′C重合误差分析

标准球波面透镜组是光干涉计量测试凸、凹球面面形质量的重要测量器具，它能产生PUV值优于λ／20（λ=0．6328μm)的标准球面波，透镜组中末球面为标准球面。其使用特点要求透镜组的焦点F′与末面球心C重合；如果存在重合误差，则用于球面面形检验时会引入测量系统误差。推导分析了F′C的允许重合误差与透镜组F数等参量的关系，运用ZEMAX光学设计软件模拟给出系列小F数标准球波面透镜组允许的F′C重合误差，并设计实验测试方案，得到反映标准球波面透镜组F′C重合误差的干涉图，它们的波像差均小于5A。由理论分析与实验测试结果可知．F数很小(如F／1．5，F／0．75)的标准球面透镜组．F′C重合误差小于0．03mm，甚至达到微米量级。     

单幅干涉条纹图的高精度波面重建技术

结合莫尔条纹、傅里叶变换和数字相移技术实现了对单幅干涉条纹图的高精度相位计算和波面重建.首先,用计算机生成与被处理干涉条纹频率相近的数字相移条纹图,与实际干涉条纹图叠加得到相移莫尔条纹图;然后,利用傅里叶变换、双频滤波、傅里叶反变换和相移技术得到干涉条纹图的相位数据;最后利用波面拟合技术重构原干涉条纹图对应的波面形状.研究结果表明,该技术不仅消除了干涉仪硬件相移产生的非线性误差和滤波时的频谱移中误差,高精度获得了单幅干涉条纹图对应的波前,而且简化了系统的机械结构.同时,对环境的要求明显降低,特别适用于生产现场的检测.     

激光工作物质的高精度检验

一、引言 光学干涉仪是测量光学元件面形、评价透镜质量最常用的手段。七十年代人们将微型电子计算机及相位探测技术应用到干涉计量上,使干涉条纹的数据处理成为独立系统而将高精度光学元件的检验发展到一崭新阶段。美国贝尔实验室首先研制成带微型计算机的条纹扫描干涉仪,使干涉条纹的测量精度由λ/10提高到λ/50～λ/100。我们运用MarkⅢ型干涉仪测量了各种光学元件及光学材料的质量,对仪器的性能进行了分析和讨论。 二、实验结果和讨论 Mark Ⅲ型激光数字波面干涉仪是将位相测量技术应用于费索干涉仪上,利用实时相位同步检     

二次泽尼克多项式拟合在检测大曲率零件面形中的应用

研究了一种在平面干涉仪上检测大曲率球面光学零件面形的方法, 将在平面干涉仪上得到的干涉条纹通过图像预处理、快速傅里叶变换(FFT)提取相位、解包裹、泽尼克(Zernike)多项式拟合等处理得到被检球面相对标准平面的面形, 与指定的标准球面相减后, 再一次Zernike多项式拟合得到被检球面相对于指定标准球面的面形, 计算出被检球面的面形误差峰谷(PV)值、均方根(RMS)值及工程上常用的光圈N与局部光圈ΔN, 并模拟出用球面干涉仪或球面样板检测时的干涉条纹, 克服了接触检测的缺点, 为高精度、大曲率半径光学零件表面面形的检测提供了一种适用的方法。     

高灵敏度的多波长多光束干涉仪

作者用多纵模He-Ne激光照明多光束Fabry-Perot或Fizeau干涉仪,在一个自由光谱范围内,形成与不同波长对应的子条纹,相邻条纹间的间隔代表的波长数依赖于He-Ne激光腔的光学长度npL与F-P腔长nd之比r=nd/npL.当r是整数时,不同波长对应的相邻干涉级次相互重叠,条纹间隔为λ/2且强度最大;当r是分数时,r=N/M,N,M为互质的整数,相邻条纹之间间隔为λ/2M.不难做到M=10,条纹间隔为K/20.由于多光束干涉条纹细而锐,有利于读数精度提高,可以测量λ/500的程差变化,不需内插就可以给出空间分布的足够信息.这对光学元件的高精度面形检验及低密度流场显示有实际的应用前景.给出了应用的若干例子.     

利用脉冲DSPI技术测量心动位移分布

提出了一种基于脉冲数字散斑干涉（ＤＳＰＩ）系统的心动位移测量技术。该技术利用激光照射体表产生的动态生物散斑相关条纹图提取并记录心动周期时间历程中瞬态空－时位移场分布，进而通过条纹自动分析技术获得高精度重建的光学心动图。     

扫描干涉场曝光系统光斑尺寸与光路设计

在扫描干涉场曝光(SBIL)系统中,曝光光斑尺寸对干涉条纹的拼接精度、光栅制作效率及干涉场质量有着十分重要的影响。为获取合理的曝光光斑尺寸,基于高斯光束的传输规律及扫描拼接数学模型进行了数值模拟,讨论了曝光光斑尺寸对干涉条纹的非线性误差、刻线拼接误差和曝光对比度的影响。结果表明:小尺寸曝光光斑比大尺寸曝光光斑更有利于控制干涉条纹的非线性误差;由于存在周期测量误差,小尺寸曝光光斑有利于减小拼接后的刻线误差并提高曝光对比度。针对SBIL系统设计了曝光光路,并对所设计的光路进行了优化。对干涉场左右光斑形貌及干涉条纹相位的非线性误差进行了测量,结果表明:曝光光斑的束腰半径约为0.9mm,干涉条纹相位的非线性误差峰谷值为21.8nm。     

强光电离氢原子产生花篮状干涉动量谱的数值研究

报道了强激光脉冲电离氢原子诱导的花篮状动量谱（PMDs）的数值模拟研究。采用强场近似理论（SFA）和鞍点近似算法模拟计算了不同激光强度条件下的花篮状动量谱。数值模拟结果表明，花篮状干涉结构电子动量谱源于三种干涉条纹的相互干涉叠加，这三种干涉条纹分别是半圆状阈上电离（ATI）干涉条纹和两种左右对称的周期内干涉（ICI）条纹。后者的干涉条纹随着激光强度的增加而单调变密。依据经典作用相位，深入研究了阈上电离干涉结构和周期内干涉结构的特点，提出了定量描述这两类干涉条纹结构的解析式，所提解析式可以很好地刻画干涉条纹的性质。此外，类比于传统坐标空间的多缝干涉，本文给出了动量空间三缝干涉诱导花篮状动量谱的直观物理图像，该图像有助于理解电子波包干涉的微观机理。     

用于可见光波段的二元光学混合光学系统的设计与应用

研制了一套应用于可见光波段（中心波长632．8nm）的二元光学谐衍／折混合光学系统。设计要求为：焦距120mm，人瞳孔径60mm，F／#数为2，波面峰谷值（P-V）在A／10以下。因为加工误差等因素，其Py测得约A／5，但已满足Strehl判据（〈λ／4），结果验证了二元光学元件（BOEs）在可见光波段应用的可行性。系统中，二元面采用8台阶3次套刻，掩模最小线宽为102μm。根据测试结果，提出了改进现有系统缺陷的方向和措施。     

一种用于InSAR/INS组合导航的姿态角反演方法

平台的姿态信息对导航十分重要,但合成孔径雷达辅助惯导系统无法获得平台的姿态信息,单天线GPS（Global Positioning System）无法完成姿态测量的需求.针对以上问题提出基于条纹匹配的干涉合成孔径雷达辅助惯导的组合导航方法,该导航方法中干涉合成孔径雷达系统对平台的姿态角比较敏感,可以高精度地反演平台的姿态信息.本文通过分析平台的姿态误差对定位误差的影响,建立姿态角反演模型,根据条纹匹配得到的定位偏移结果,利用Levenberg-Marquardt（LM）算法求解非线性方程组完成平台姿态角的反演.最后通过仿真和干涉合成孔径雷达实际数据验证了姿态角反演模型的有效性.     

小F数标准球波面透镜组的F''C重合误差分析

标准球波面透镜组是光干涉计量测试凸、凹球面面形质量的重要测量器具,它能产生p-V值优于λ/20(λ=0.6328μm)的标准球面波,透镜组中末球面为标准球面.其使用特点要求透镜组的焦点F'与末面球心C重合;如果存在重合误差,则用于球面面形检验时会引入测量系统误差.推导分析了F'C的允许重合误差与透镜组F数等参量的关系,运用ZEMAX光学设计软件模拟给出系列小F数标准球波面透镜组允许的F'C重合误差,并设计实验测试方案,得到反映标准球波面透镜组F'C重合误差的干涉图,它们的波像差均小于5λ.由理论分析与实验测试结果可知,F数很小(如F/1.5,F/0.75)的标准球面透镜组,F'C重合误差小于0.03 mm,甚至达到微米量级.     

一种在反射体积全息图片的拍摄中稳定干涉条纹的方法

介绍一种在反向体积全息图片的拍摄中采用单片机控制稳定干涉条纹的方法。外界扰动常造成干涉条纹的随机漂移，从而使拍摄到的反射体积全息图片质量下降。在组成迈克尔逊光路中，利用带有数字PID调节器的反馈控制系统去控制压电陶瓷PZT产生位移，补偿干涉条纹的漂移，获得了比光学双稳态调节更为稳定的干涉条纹，所拍摄全息图片的质量得到提高。     

光学相控器件调制误差对干涉投影条纹的影响

以马赫泽德干涉光路结构为基础,采用电光材料的光学相控技术产生用于光学形貌测量的干涉投影条纹。为了研究电光晶体作为光学相控器件的相位调制误差对干涉条纹质量的影响,建立了电光晶体对干涉条纹质量的模型,分析晶体折射率、平面度与波前调制的关系及其对干涉条纹质量的影响。仿真结果表明,电光晶体调制误差会影响干涉条纹质量。理想平面度下晶体折射率的畸变会使干涉条纹变形,折射率离散化阶数直接影响投影条纹的高次谐波成分,甚至导致投影条纹严重失真;折射率理想的情况下,晶体平面度的差异也会造成干涉条纹不同程度的形变。     

侧面抽运板条激光介质动态热畸变测量方法

研究了基于干涉测量激光介质热畸变的原理,利用CCD摄像机记录干涉条纹并通过计算机图像处理,来测量板条激光介质动态热畸变的方法。对采集得到的干涉条纹进行图像处理,提出了一种简单快速提取条纹中心的算法。通过分析、计算干涉条纹的移动,得到抽运过程中板条激光介质的动态热畸变情况,为动态补偿激光介质热效应提供了可能。实验采用了N31磷酸盐激光玻璃作样品,得到了加热过程中激光玻璃内部的温度分布,误差约为3%,验证了该测量方法的可行性。