两种透明介质微小折射率差高精度测量的新方法

对现有折射率的测量技术进行分析,提出了一种测量两种透明介质间微小折射率差的新方法。首先,介绍了微小折射率差干涉测量方法的原理,并对该测量原理利用Zemax光学仿真软件进行了理论模拟论证。该实验中首先,采用热键合技术制备包含两种被测量材料的组合平板;其次,利用干涉测量仪及外光路测量样件界面区域不同入射角下的光程差;再者,利用几何光学中的折射定律,推导折射率分布与干涉光程差的关系式。最后,通过二次曲线拟合获得正入射时的光程差微小变化值、换算得到样件两种材料的折射率差值。实验测量了1 at.% Yb3+::YAG晶体与YAG晶体的热键合样品的折射率差,测量值为5.4110-5,测量系统精度10-7量级。结果表明:该测量方法原理简单、操作简便,测量精度高。     

线性调频激光外差技术测量磁致伸缩系数

融合激光外差和线性调频技术,基于磁致伸缩系数测量原理,将磁致伸缩系数的测量转换成微小长度变化量的精确测量,并提出一种线性调频多光束激光外差复合检测磁致伸缩系数的新方法,即通过线性调频技术将待测微小长度变化量信息加载到多光束激光外差信号的频率差中,经外差信号解调后可以同时得到多个微小长度变化量值,对这些数值加权平均,可以精确获得微小长度变化量数值,最终进一步提高磁致伸缩系数测量精度。利用该方法,仿真研究了不同电流条件下,待测样品的磁致伸缩系数,结果表明:相对测量误差小于0.09%,与传统测量方法相比,测量精度提高了一个数量级以上。     

振荡式微小电容测量电路

微小电容的测量成了电容传感器能否广泛应用的关键技术.针对目前微小电容测量系统刷新率低,体积大的现状,本文提出了一种电容-频率转化电路,该电路将电容传感器接入方波振荡回路中,振荡波形频率随电容的改变而改变,通过对振荡波形的处理,积分电路可以将微小的电容信号转换成电压的变化.该测量系统具有功耗低、体积小、分辨率高、刷新率高...     

利用光学多道仪（OMA）实时在线测量微小物体尺寸的研究

本文介绍了一种利用光学多道仪测量微小物体尺寸的方法。从物体的散射光分布推算被测物体尺寸，并给出实测结果，研究表明应用此方法在研究和生产过程中对微小物体进行在线测量是可行的。     

用激光监测液面高度仪

玻璃熔炉在生产过程中需连续测定并控制炉内熔融玻璃的液面高度。我们为华北制药厂玻璃分厂设计的JKY激光液面控制仪,对液面高度变化作非接触式测量,不受测量距离和液面温度的影响。采用电子差动技术及统计平均技术,测量值不受周围环境及液面微小波动的影响,因而抗干扰能力强,工作稳定。对该仪器精度进行的实验和分析表明,在稳定工作条件下,其控制误差可小于0.15mm。在工厂安装使用后,又增添了部分指示性仪表,以实现     

视频图像液位测量领域的专利检索策略分析

液位测量技术被广泛应用到多个领域中,尤其在涉及易爆、易挥发、强腐蚀及有毒性液体的液位测量时,给传统的液位检测带来一定难度.随着利用高分辨率视频图像传感器进行测量液位的微小变化成为可能,为液位测量提供了新的手段.本文通过对不同特点的申请文件进行分析,使用合适的检索策略以及适当的检索数据库进行检索,使得申请人和审查员寻找现有技术的过程变得更为高效、准确.     

激光微细加工中微小曝光区域的计算机温度测量系统

在半导体的激光微细加工技术里，微小曝光区域的温度分布是关键的工艺参数，必须得到精确的测量。而为了使温度测量不影响曝光区的温度分布，需采用不接触测量方法。研制了计算机温度测量系统，实现了微小激光曝光区温度的实时不接触测量。系统中，InGaAs／InP光探测器将微小高温区的温度信号转换为光电流．再经信号放大及模／数转换后输入计算机。结合温度定标实验，对测得的温度数据进行插值运算，在实验中可以实时显示出曝光区的温度值。系统的温度分辨率可达到0．2℃，测量区域的最小直径可达到18μm。同时设计了搜索算法，使温度数据采集和精密位移平台的移动相配合，实现了温度分布的测量和最高温度区的准确定位。     

测量微小粒子高度的显微投影方法研究

在半导体生产过程中,半导体基片在生长制作时表面会存在一些细微突起的结构,这些突起的尺寸通常为微米量级,若突起的尺寸过高,在流水线上被打磨抛光时极易产生不合格的产品,从而影响生产效率。因此,需对平面上单一(或几个稀疏分布的)非球形粒子的高度进行实时在线测量。针对这一问题提出了一种测量微小粒子高度的方法:显微投影法。介绍了基于显微投影法的微小粒子高度测量系统,实现了约100μm高度的单一不规则形状微小粒子的测量。     

利用线结构光的异型微小构件几何尺寸测量方法

异型微小构件是一种通过轧制、挤压、拉拔等工艺制成的形状复杂、加工边界不规则的结构件，被广泛应用于高端钟表、电子五金、医疗器材等行业。在目前的生产过程中，多通过人工利用显微镜实现异型微小构件的几何尺寸测量，存在劳动强度大、生产效率低、测量精度不稳定等问题。鉴于此，提出一种利用线结构光的异型微小构件几何尺寸测量方法。首先，利用张正友标定法获取工业相机内外参数和畸变系数，结合Steger细化法和最小二乘法对线结构光平面进行标定；其次，基于Microsoft Foundation Classes和OpenCV编制异型微小构件几何尺寸测量程序；最后，利用标准量块对该方法的测量精度和可重复性进行评价，开展3种规格的异型微小构件几何尺寸测量试验。结果表明，无论是在宽度方向还是高度方向，该方法的整体测量误差均小于0.1 mm。该方法达到了较高的测量精度，能满足实际生产需求。     

振动环境下微小间隙的光栅测量法

为测量振动环境下层间结构内部微小间隙的相对变化,设计了一种用于狭小空间内的平直光栅传感器。根据指定应用条件研究设计光栅传感基片的封装方案及其主要技术指标,并制作出平直光栅传感器。该传感器测量范围0.5 mm~0.8 mm,标定指标良好。通过试验应用证明,采用光栅传感器可实现振动环境下微小间隙的直接测量,且不用破坏原结构,与传统方法相比,数据真实可信,满足测量精确度μm量级要求。     

迈克尔逊干涉仪测量空气折射率随温度变化

在迈克尔逊干涉仪一光路中固定一透明玻璃管,通过改变玻璃管内空气的压强来观察干涉条纹的"吞吐"数量,来计算空气折射率.本文将研究改变开放玻璃管内空气温度时,测量干涉条纹的"吞吐"数来测量空气折射率,为迈克尔逊干涉仪测空气折射率提供了一种新的思路和操作方法.     

光纤表面等离子体波共振温度传感器的研究

根据液体折射率随温度变化而改变的特性，提出了一种基于表面等离子体波共振(SPR)效应的新型光纤温度传感器，分析了表面等离子体波共振光纤探头感应环境温度变化的原理。对表面等离子体波共振探头结构进行了优化设计，并进行了相关实验，为实现高折射率液体介质的感温测试和扩大测温范围提供依据。通过自行设计的一套光纤温度传感测试系统，得到系统输出的表面等离子体波共振光谱信号随温度变化的特性曲线，并提出对共振波长和最小光强反射率进行实时双参数测量的方法。实验结果表明，该测试系统具有结构简单、全光纤化、易远程测量等优点。     

实时数字全息测量温度场研究

利用数字全息干涉术研究了气流温度场的分布,对实验中所采集的干涉条纹图像进行傅里叶变换,数字低通滤波和傅里叶逆变换处理以消除散斑噪声影响,确保了气流场干涉条纹相位信息的高对比度和低噪声,并对其进行提取和展开;根据理论研究的相位与折射率的关系求得气流场的温度分布,实验结果与热电测量的结果基本一致,表明了实时数字全息干涉术是一种测量温度场的有效方法,具有极好发展和应用前景。     

图像模拟在白炽灯气体折射率全息CT测量中的应用

简要介绍白炽灯点燃过程中灯内气体折射率三维分布测量的实时全息干涉图像．根据密闭气体被灯丝加热时所涉及的物理问题建立简化的物理及数学模型．并利用数字图像处理技术对全息干涉图像的形成过程进行模拟研究。研究结果表明．当灯泡外空间的折射率变化不均匀时．灯泡投影区域内的干涉图像将同时带有灯内外气体折射率变化的信息．利用干涉图像中灯泡投影区域外干涉条纹的测量结果可以对实际测量结果进行修正。此外．根据研究结果及全息CT技术．给出了忽略灯泡外空间的折射率变化影响时白炽灯内气体折射率三维分布测量的实例。     

Control of Refractive Index Distribution for High-Bandwidth Graded Index Plastic Optical Fiber

The graded index plastic optical fiber (GI-POF) has been proposed as the transmission medium to realize high-speed information transmission. We have succeeded in fabricating a GI-POF by the coextrusion process, a method that allows continuous fabrication of GI-POF. Although it has been indicated that the refractive index distribution of GI-POF fabricated by this process is formed by Fick diffusion with diffusion coefficient dependent on dopant concentration, the method to control it remains unknown. The purpose of this paper is to establish the technology of controlling refractive index distribution in GI-POF fabricated by the coextrusion process. Therefore, we investigate the physical mechanism of the dependency of diffusion coefficient on dopant concentration. It has become clear that the dependency is affected by the decrease of glass transition temperature and the nonlinear increase of melt flow rate. Moreover, through simulation of dopant diffusion by our originally developed program, it has become evident that changing the molecular weight of the core and cladding material allowed control of fabricating a GI-POF with optimal refractive index distribution by this fabrication method.      

一种基于Abel变换的温度场重建方法

光学干涉测量通常以干涉条纹的形式显示被测对像的信息,如何从干涉条纹中获得被测流场的投影数据是重建流场的首要问题;本文提出获取流场折射率投影数据的一种方法,该方法是根据干涉条纹位移量和折射率的Abel变换关系式,将被测流场分割成不等间距的若干个圆环,使得在每一个分割间距内恰出现一条条纹,则条纹密集处获得数据点多,保证了重建的精度;通过计算机模拟验证了该方法不仅简单易行,而且获取的折射率分布的精度高;最后将该方法应用到轴对称温度场中,由折射率重建了三维温度分布。     

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。     

Chaotic self-pulsation and cross-modulation in awavelength-selective external-cavity laser diode

Chaotic self-pulsation in a single wavelength external-cavity laser diode is observed. It is shown that the self-pulsation is caused by interdependencies between the optical output power and the compound cavity losses through the refractive index of the laser diode material. Refractive index changes result in a detuning between the externally selected wavelength and the weak internal-mode structure of the anti-reflection coated laser diode. This detuning is directly related to the compound cavity losses. On the one hand, a change in optical output power results in a change of the refractive index via the carrier density. On the other hand, it results in a change of refractive index via temperature changes. Compared to the carrier induced refractive index change, the temperature induced refractive index change is opposite in sign, a factor of ~10² smaller and slower. The switch-on and switch-off time of the self-pulsation is governed by the carrier life time. The repetition rate of the self-pulsation is governed by the thermal time constant and is in the megahertz region. Cross-modulation resulting from the thermal induced refractive index change is demonstrated. In a two-wavelength double external-cavity laser diode, optical power at one wavelength effects the optical power at the other wavelength. This cross-modulation is shown to be related to previous experiments on a laser neural network. A novel technique is introduced to measure the thermal impedance of a laser diode that is based on the cross-modulation     

基于数字全息层析术对单模光纤折射率三维分布的重构研究

提出了一种基于数字全息层析术的数字重构方法 。针对单模光纤(SMF)的折射率分布具 有轴对称性的特点,可仅根据在任一与光纤轴向垂直的旋转角度下从数字全息图再现出的相 位分布, 采用层析算法重构出与SMF轴向垂直的折射率断层分布。通过获取SMF的折 射率断层分 布,就可获取其折射率三维分布。与以往测量SMF折射率分布的方法相比,本文方法 具有对被测样 品无损、测量方法简单及测量速度快等特点。理论分析与光学实验结果均验证了本文所提方 法的有效性。     

LD 端面泵浦分离式放大器结构的热效应研究

对LD端面泵浦分离型激光放大介质的热效应进行了分析和研究;建立了Cr,Yb:YAG/Yb:YAG复合结构的热传导模型。采用有限元分析方法得到了介质内部的温度分布,给出了介质折射率随温度变化的计算方法并得到了出射端面波前相位分布随温度变化的情况。计算结果表明:保持泵浦光功率密度不变,在不同的泵浦时长下,介质温度以及通光方向截面折射率变化也不同。随着泵浦时间的增长,介质的温度和折射率也增大,出射端面激光光束的相位畸变同样增大。当泵浦光功率密度增大时,温度与折射率的变化趋势与泵浦时间变化时的情况较为相似。热效应随着泵浦时间的增长和泵浦光功率的增大都变得越来越严重。