相移雅满横向剪切干涉仪

雅满横向剪切干涉仪是一种很重要的波面检测仪器,特别是可以对白光的波面进行检测.为了弥补传统雅满横向剪切干涉仪的不足,提出了一种相移雅满横向剪切干涉仪.它是在雅满横向剪切干涉光路中插入起偏器,1/4波片和检偏器所形成,实现了剪切干涉与相移的结合,能有效地提高测量精度,可适用于白光的波面检测,结构简单且操作方便.实验中通过旋转检偏器获得了相移干涉图,其结果很好地验证了该相移雅满横向剪切干涉仪的有效性.     

可用于小口径光束波前检测的横向剪切干涉仪

提出了一种可用于小口径光束波面检测的横向剪切干涉仪。该干涉仪由偏振分光棱镜、光轴与其表面平行的晶体平板、1/4波片、反射镜及CCD构成。被测光束由偏振分光棱镜进行透射起偏和反射检偏,利用反射镜的反射两次经过晶体平板、1/4波片来实现剪切光束的等光程干涉。通过晶体平板剪切复制波面以获得小的剪切量,可用于小口径光束波面的检测。晶体平板的旋转可以改变剪切量,实现了不同口径不同波前的光束波面检测。对该干涉仪进行了仿真分析,得到了不同入射角情况下的剪切干涉图,仿真结果与理论分析结果相一致。实验中,旋转晶体平板得到的剪切干涉图与仿真结果相一致,很好地验证了该剪切干涉仪的有效性。     

中红外量子级联激光器偏振合束实验研究

合束是实现量子级联激光器高功率输出的关键技术,基于激光的偏振特性,研究了偏振合束的实验原理及实验方法。使用线栅偏振片和中波半波片组成偏振合束装置,对两路4.05 μm量子级联激光器进行偏振合束,测试了中波半波片对4.05 μm激光的透过率以及中波线栅偏振片对4.05 μm激光透射率和反射率与入射角的关系,通过实验研究,当透射路光束和反射路光束与线栅偏振片的夹角为30°时,透射路的透射率为81%,反射路反射率为91%,其光束合束效率达到约86%,并使用光束质量分析仪对合束之后的光束质量进行测试分析。结果表明:两路光束通过该合束装置合束之后,在保证合束效率的条件下,具有较好的光束质量。     

采用萨格纳克干涉仪与螺旋相位片生成矢量光束

萨格纳克干涉仪中传播的两束光具有相同的光程,因而适合用于高稳定的合束系统,螺旋相位片作为无源、分离器件具有螺旋光束转化效率高、工作环境适用条件低等优点。研究将萨格纳克干涉仪和螺旋相位片结合起来生成矢量光束的方法具有重要的研究意义。通过分析光束的轨道角动量态和偏振态在萨格纳克干涉仪中的演化规律,优化设计出了等腰直角三角形的合束光路结构。合束装置可以不使用1/2波片进行光束偏振态调制,因此光路结构更紧凑和稳定。通过旋转检偏器方法测量了生成矢量光束的阶数。实验结果证实了合束方法的高稳定性和高效率。     

矢量偏振光束产生新方法

为了解决现有矢量偏振光束(VPB)产生装置结构复杂、成本高等问题,提出了利用一种由多个线型偏振器件构成的同心圆环装置即显偏器(PAF)产生矢量偏振光束的新方法。基于显偏器的特殊结构特点,由LED光源输出的自然光束经显偏器,可产生角向偏振光束(APB),再经两个快轴成45°角的半波片可将角向偏振光束转换成径向偏振光束(RPB)。采用此方法获得的矢量偏振光束经线偏振片验证其光强分布情况,研究发现所得结果与已发表的实验结果相符,验证了该方法的有效性和实用性。     

横向剪切干涉中非共光路误差的识别与补偿

由于相移式横向剪切干涉不需要标准参考波面,因此它可以缩小干涉腔长、甚至实现绝对的共光路干涉,从而最大程度上降低了空气扰动和振动的影响,但实验室设计的相移式横向剪切干涉测量装置中的分束棱镜、剪切平板和五棱镜的制造误差仍然造成了发生错位的两波面间产生非共光路误差。通过剪切干涉测量装置中调整误差和非共光路误差的对比分析,提出了非共光路误差的计算方法,并在测试结果中进行非共光路误差的补偿。实验结果发现补偿非共光路误差后的面形误差与ZYGO干涉仪的测量结果非常接近。     

基于部分保偏器件的干涉型光纤传感器

在单模光纤构成的干涉型光纤传感器中,存在偏振衰落问题,将导致干涉效率降低.而为了消偏振衰落采用全保偏器件的光纤传感器成本过于高昂,影响其实用性.以马赫.泽德干涉仪为基础,用反馈信号控制偏振控制器加起偏器的结构消除了偏振衰落,构造了基于部分保偏器件的干涉型光纤传感器.实验得到系统输出信噪比稳定在60 dB左右.     

单检偏器数字散斑干涉偏振相移方法

针对曾经提出的数字散斑干涉时间偏振相移方法［1］所存在的结构复杂、操作不便等不足,提出了一种优化的数字散斑干涉偏振相移方法。不同于原先方法需要两组固定波片和可动检偏片,本方法仅需一组固定波片和可动检偏器即可实现相移,因此系统结构和操作过程都更加简单,且减少了光路调节不准所带来的相移误差,相位图质量更高。实验结果显示,结合传统的三步、四步、五步相移算法,基于单检偏器偏振相移器的数字散斑干涉方法能够获取质量较好的相位图,因此证明了这种方法可有效替代原方法。     

基于数字散斑剪切干涉术的三维面型测试

基于数字散斑剪切干涉术的原理,研究了物体面型的三维测试技术。使用倾斜反射镜的方法,使物光束散斑场偏转,再由CCD记录偏转前和后物光束的散斑场。这种方法代替了传统的使用剪切元件空间上直接获得干涉条纹图,减少了由于剪切元件分束引起的物光束的光能损失,实现了数字散斑剪切干涉术测量物体面型。应用MATLAB软件编程,控制剪切散斑干涉图的精确定向平移,得到了4个干涉图,实现了数字四步相移,代替了传统的在参考光中利用位相控制器的机械相移,从而实现了物体面型的三维测试。该方法不仅省去传统剪切散斑干涉术中需要对感光胶片进行化学湿处理的过程,也省去了压电位移器等硬件。大量的实验表明,该方法不仅简化了测试光学系统和实验的过程,也提高了测试精度,其精度可达到1/10波长。     

基于数字散斑剪切干涉术的三维面型测试

基于数字散斑剪切干涉术的原理, 研究了物体面型的三维测试技术。使用倾斜反射镜的方法, 使物光束散斑场偏转,再由CCD记录偏转前和后物光束的散斑场。这种方法代替了传统的使用剪切元件空间上直接获得干涉条纹图, 减少了由于剪切元件分束引起的物光束的光能损失, 实现了数字散斑剪切干涉术测量物体面型。应用MATLAB软件编程, 控制剪切散斑干涉图的精确定向平移, 得到了4个干涉图, 实现了数字四步相移, 代替了传统的在参考光中利用位相控制器的机械相移, 从而实现了物体面型的三维测试。该方法不仅省去传统剪切散斑干涉术中需要对感光胶片进行化学湿处理的过程, 也省去了压电位移器等硬件。大量的实验表明, 该方法不仅简化了测试光学系统和实验的过程, 也提高了测试精度, 其精度可达到1/10波长。     

会聚光横向剪切移相干涉

为了检测长光程情况或多组分光学镜头逐片装校中的波面,提出一种以会聚光波直接作为干涉测试光源的会聚光移相剪切干涉方法,阐述了基于迈克耳孙干涉仪原理的会聚光横向剪切干涉光路,建立了会聚光横向剪切波面的数学表达式,并与一般横向剪切干涉相比较,分析了剪切量和波面偏移量的特征,且引入移相干涉技术求取剪切波面.结果表明,会聚光横向剪切移相干涉测试,能够实时测试会聚光的波面质量,峰谷值(PV)的重复性为0.022λ,均方根(RMS)值的重复性为0.014λ,并与Zygo干涉仪的测量结果进行了对比,验证会聚光剪切移相干涉的可行性.     

光热干涉法测量大气气溶胶粒子吸收系数研究进展

光热干涉法可在保持大气气溶胶状态不变的前提下直接测量其吸收系数,具有灵敏度高、响应速度快和测量结果不受散射光影响等优点。详细阐述了光热干涉法测量气溶胶吸收系数的基本原理。通过对几种典型光热干涉仪的剖析,包括Mach-Zehnder干涉仪、Fabry-Perot干涉仪、Jamin干涉仪和折返Jamin干涉仪,介绍了该方法不断完善的研究历程以及仍然待解决的问题。描述了在借鉴和创新基础上,正在开发的全光纤结构光热干涉试验装置。分析了光热干涉法的未来发展趋势。     

基于两步相移干涉的微表面形貌检测系统

为了精确稳定地测量物体微表面形貌,设计了一种基于改进迈克尔逊结构的空间两步相移干涉系统。该系统在泰曼-格林偏振干涉仪的基础之上,使用改进的迈克尔逊结构实现分光,采用偏振方向分别为0和45的两偏振片作为相移器件,在单个CCD相机中同时记录两幅具有90相移的干涉图像,然后由离散希尔伯特变换法提取相位,获取物体表面形貌信息。搭建了两步相移干涉光路,并通过对玻璃平板表面的检测,验证了该系统的可行性。结果表明,在实验室环境下系统重复测量结果的均方根误差小于0.02,在实际微表面测量中具有良好的稳定性。     

Design and experiment of electronic speckle shearing phase-shifting pattern interferometer

An electronic speckle shearing phase-shifting pattern interferometer （ESSPPI） based on Michelson interferometer was based in this paper. A rotatable mirror driven by a step motor in one of its reflective arm is used to generate an adjustable shearing and the mirror driven by piezoelectric transducer （PZT） in the other reflective arm was used to realize phaseshifting. In the experiments, the deformation of an aluminum plate with the same extern-force on different positions and different forces on the same position is measured. Meanwhile, the phase distribution and phase-unwrap image of the aluminum plate with the extern-force on its center position is obtained by the four-step phase-shifting method.     

Coherence Multiplexing System Based on Asymmetric Mach–Zehnder Interferometers for Faraday Sensors

An optical coherence multiplexing system for Faraday sensors is proposed. With an asymmetric Mach-Zehnder (M-Z) interferometer, the linearly polarized light from a Faraday sensor is decomposed into two orthogonal modes, which are interrogated by a path-scanning Michelson interferometer at different path positions. The variations in the intensities of these two modes are utilized to deduce the rotation of the polarization plane, which is related to the measurand tested by the Faraday sensor. By employing multiple asymmetric M-Z interferometers with arm-lengths carefully controlled, the sensing signals of the multiplexed Faraday sensors are obtained and well separated in one scan of the Michelson interferometer.     

用于在线检测的紧凑型多测量模式干涉仪

光学干涉仪由于高精度、全口径、非接触特点在光学元件的检测中具有极其广泛的应用。针对光学元件加工在线检测需要,提出了一种紧凑型的多测量模式瞬态干涉仪。该系统可同时实现单波长激光干涉、多波长激光干涉以及LED干涉显微测量等多种工作模式,以分别满足不同动态范围宏观面形以及表面粗糙度等显微结构的干涉检测。针对在线检测应用中复杂的环境振动影响,系统采用偏振相机来实现瞬态的偏振移相波前检测。为验证系统方案的可行性,对测量系统的主要误差因素进行了分析,并对不同工作模式下的金刚石车削机床在线检测结果与Zygo激光干涉仪和Zygo光学轮廓仪进行了比对实验,同时也利用多波长技术对自由曲面进行了在线检测。结果表明该系统可实现高精度的多测量模式,并且还可以满足大动态范围波前测量要求。该系统结构紧凑,整体尺寸仅为195 mm×160 mm×65 mm,极其适合车削机床的在线安装及检测。同时系统基于瞬态波前检测,具有对环境扰动不敏感的特点,在机床对中工具在线调整以及加工元件等在线检测中具有广泛的应用前景。     

Integrated optic series and multibranch interferometers

Series and multibranch interferometer filters are analyzed and demonstrated. The response of the interferometers for various configurations is estimated. Measured results are presented for two series interferometers and a three branch interferometer realized with Ti indiffused waveguides in Y-cut LiNbO3.     

使用红外干涉仪测量锗材料折射率均匀性

介绍了运用工作波长为10．6μm的红外干涉仪测试红外光学材料(锗晶体)的折射率均匀性的方法。运用传统的干涉法检验光学材料的折射率均匀性时，由于锗晶体太软，表面不易加工。其表面面形难以满足测试要求。为了消除面形偏差对折射率均匀性偏差测试的影响，使用可见光移相式数字平面干涉仪精确测试被测样品的面形偏差，该干涉仪具有很高的测试精度，其测量不确定度可以达到λ／50(λ=0．633μm)。然后在红外干涉图数据处理中将样品的面形偏差扣除，得到样品折射率的偏差分布。对锗单晶材料进行了实际测试。     

Comparison of fiber-optic Sagnac and Mach-Zehnder interferometerswith respect to thermal processes in the fiber

The impact of thermal noise in the fiber on the noise power and signal-to-noise ratio (SNR) of fiber-optic sensors is investigated, and sensors based on the Sagnac and the Mach-Zehnder interferometers are compared. The SNR is almost the same for the two interferometers; the Mach-Zehnder interferometer has slightly higher SNR at low frequencies, whereas the Sagnac interferometer may have a few dB higher SNR at high frequencies. It is also shown that thermal noise may dominate over shot noise for realistic system parameters, in which case a Sagnac interferometer has several advantages over a Mach-Zehnder interferometer     

双非对称Mach-Zehnder干涉仪量子密钥分发系统误码率的研究

对双非对称Mach-Zehnder干涉仪量子密钥分发系统的误码率做了系统的理论分析.详细分析了两Mach-Zehnder干涉仪臂长的不对称性、光纤的双折射以及环境温度等因素对误码率的影响,并导出了定量的数学表达式.研究结果表明,两个Mach-Zehnder干涉仪臂长的不对称引起的误码率服从高斯分布;由光纤双折射引起光脉冲干涉时偏振方向不一致引起的误码率服从正弦分布;干涉仪中的温度变化对误码产生极大的影响.