电调谐波长移相干涉术

为了实现一体化结构干涉仪的现场数字化检测,提出了一种电调谐波长移相干涉术,通过控制注入电流,调制半导体激光器（LD）的波长,从而实现时域移相干涉。通过优化传统的随机移相干涉模型,采用最小二乘求解线性回归模型迭代算法求解相位,抑制了电调谐的控制精度有限、LD非线性引起的不等间隔移相,以及环境震动引起的各采样点位相变化不同步的干扰。将该方法应用于现场检测的便携式斐索干涉仪上,利用其与Zygo GPI XP/D型干涉仪测量同一块光学平晶,测量结果的峰谷值偏差为9.91 nm,均方根值偏差为5.22 nm,能满足现场定量检测的精度要求。该方法还可以应用于其他类型的激光干涉仪中。     

同步移相干涉的测量性能

详细分析了一种基于二维正交光栅衍射的同步移相干涉测量系统的组成结构,包括干涉系统、空间分光部件、偏振移相部件以及图像采集与处理系统。选择了二维正交透射光栅的四个衍射级次的光束作为测试光,理论和实验都证明这种方案具有良好的分光效果;用偏振方向依次改变45°的四片偏振片构成偏振阵列作为移相器件,并根据空间一致性要求,分割得到依次具有90°移相的四幅独立干涉图,获得了较高的移相精度;在幅频积低于100 Hzλ的振动环境中,系统测量重复性的峰谷值优于0.02λ,可以用于一般的在线检测和动态测量。     

白光显微干涉三维形貌测量中的移相误差校正方法

白光显微干涉术通过驱动干涉显微物镜垂直扫描移相,采集低相干干涉图序列,定位干涉包络中的零光程差位置,获取待测表面的三维形貌。微观形貌的计算由获取粗略形貌的垂直扫描（VSI）算法和获取精细形貌的移相（PSI）算法两部分组成。通常情况下,设置垂直扫描移相的步长为八分之一中心波长,但移相器误差和干涉显微物镜数值孔径效应等都会使得移相量偏离π/2。文中采用基于对比度变化重心提取的VSI算法,4M幅法和7幅法两种PSI算法,分别讨论了两种类型移相误差对形貌计算的影响。理论和数值分析结果表明,在宽带光作用下,7幅法仍对移相误差不敏感,4M幅法产生的精细相位误差形式恰好与干涉物镜数值孔径效应对条纹展宽的影响相一致,在从精细相位转换为精细形貌时相互抵消。因而,采用基于对比度变化重心提取的VSI算法和4M幅PSI算法计算形貌数据,干涉物镜数值孔径效应造成的移相误差无影响,移相器误差造成的形貌复原误差可以通过预先测量已知高度的标准台阶进行标定去除。应用上述移相误差校正方法测量了高度为460 nm的台阶,形貌测试结果正确且鲁棒。     

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。     

基于波长移相干涉技术的多表面信息分离

利用波长移相干涉技术对平行平板的前后表面同时进行非接触测量在光学检测领域具有重要意义。阐述一种可实现平行平板前后表面干涉混叠信号解相的时域加权算法:加权36步采样算法。首先基于算法原理与约束条件进行了加权多步采样算法的基础分布参数的设计,进而得到前表面、后表面、厚度变化干涉信号的采样权值。利用该权值进行加权操作即可得到各表面初始相位分布。选用泽尼克多项式进行了多表面干涉解相的仿真,模拟的分离结果与真值的最大误差不超过0.06 nm。此外还分析了多种误差对测量结果的影响。论文对这一厚度为20 mm的平行平板开展了测量,验证了该算法在实际测量过程中的有效性。     

波长调谐随机移相算法的研究

波长移相干涉仪可用于大口径光学元件的测试。其移相量需经过标定方可采用定步长移相算法计算相位分布。在长腔长测试条件下,由于激光器的波长调谐控制电源的精度有限,以及环境振动、气流扰动等的影响,采用定步长移相算法求解相位分布的精度不高。在随机移相算法的基础上,提出了波长调谐随机移相算法,并将其应用于大口径波长移相干涉仪中。在对该算法进行模拟仿真,验证了算法的可行性及精度后,进行了实验研究。实验结果表明,在波长移相干涉仪中运用该方法,可以很好地解决长腔长测试条件下的相位计算问题,且与被测件的理想相位比较,精度较高。     

移相式微分干涉相衬显微测量系统的研制

在微分干涉相衬显微镜的基础上，加入波片相移装置及图像采集处理，建立了移相式微分干淑相衬显微测量系统；分析并解决了表面微观形貌测量中存在的一些技术难题；准确地重构出了物体的微观三维形貌，实现了物体的表面高度及粗糙度Ra的高精度测量。结果表明：粗糙度重复测量精度为1.2nm；形貌高度分辨率为4.6nm。     

同步移相抗振光干涉测量技术研究进展

从移相单元分光以及相移形成角度对同步移相干涉光抗振技术的研究进展做了综述,分析了影响该技术的关键问题,对光干涉测试领域相关研究具有一定指导的推进作用。     

基于正交鉴相的高精度基带频率测量器实现方法

通过对正交鉴相实现的频率测量原理进行推导,找出一种将频率测量转换成相位测量的方法.工程实现过程中信号的相位信息经常受温度的影响变化很大.通过对不同温度条件下的相位误差进行分析,提出一种基于多阶差商插值技术的相位量化编码修正方法.首先在多种温度条件下计算机采集相位幅度信号,然后采用软件自动计算和扩展的方法生成相位编码校正表.输出频率码与工程实践的频率误差修正值相结合得到最终测量结果.很好解决了基带频率测量器可靠性差和频率测量不稳定的难题.     

卫星移动通信系统多谱勒频移校正技术研究

文中提出了一种同步轨道卫星移动通信系统移动站校频的方法,分析了多谱勒频率校正原理,给出了普通移动终端适于大动态范围多谱勒频移变化的改造方案,验证了方案的可行性,并对结果做了分析和评述。     

多点标定的自适应非均匀性校正方法

为了实现对红外焦平面阵列(IRFPA)获取图像的实时高精度非均匀校正,提出了一种基于多点标定的自适应非均匀性校正算法,该算法假定在环境温度变化时,校正后输出图像数据的差值与已标定的数据存在线性关系,对其进行分块并配对,采用最小二乘法,以平方和最小为准则,自适应修正校正系数,以达到实时调整非均匀校正的校正系数,对环境温度变化引起的非均匀性进行补偿的目的.实验结果表明,该方法既提高了非均匀性校正的精度又能满足实时性要求,可广泛应用于光电火控、红外成像制导等对实时性和成像质量均有较高要求的应用场合.     

一种基于DDS的宽带频率合成的设计

针对高性能DDS芯片AD9858设计宽带频率合成器,分析DDS的工作原理,给出宽带频率合成器的原理框图和实现过程,并对软件控制流程进行了详细说明,结合理论对系统的相位噪声和杂散性能做了简要分析和计算,最后获得测试结果验证了基于AD9858宽带频率合成器有较好的相位噪声和杂散,达到了预期的目标。     

一种基于eNode B的主动式频偏校正算法

针对高速场景下无线通信系统的多普勒频谱问题进行了分析,并提出了一种基于eNode B的主动式频偏校正算法。通过仿真分析：该算法通过在基站侧实现主动式的预频偏补偿技术极大地改善了高速移动场景下多普勒效应引起的频率偏移问题,有效提升了高速移动场景下的用户感知。     

基于Quinn算法和相位差法的正弦波频率估计综合算法

Quinn算法是正弦波频率估计中应用广泛、计算量小且稳定性较好的算法,但是在低信噪比时当信号频率靠近离散傅立叶变换(DFT)的量化频率时,Quinn算法估计误差较大;而改变窗长相位差法在这种情况下具有较高的估计精度,但当信号频率位于两相邻离散傅立叶变换(DFT)的量化频率中心区域时,其估计误差很大.根据这两者特点,本文提出了一种基于Quinn算法和改进的改变窗长相位差法的正弦波频率估计综合算法,给出理论计算过程及相关误差公式.计算机蒙特卡罗模拟仿真实验和性能分析表明了本文算法在计算量增加不大的情况下,在设定频率范围内能够提高频率估计的精确度和稳定性,其均方误差接近克拉美罗限且具有较低信噪比门限,整体估计性能优于Quinn算法和改变窗长相位差法,具有工程实用价值.     

基于螺旋相位滤波的共路相移数字全息适

提出了一种基于螺旋相位滤波的共路相移数字全息术.在成像系统的频谱面上放置中心带有一通光孔径的螺旋相位板(SPP),在输出面上记录输入物体经螺旋相位滤波后的输出像;将螺旋相位滤波器绕轴旋转一定角度,通过中心光孔的零频成份与其他高频成份间会产生与旋转角度成正比的相移;利用这一特点,通过记录多幅对应不同旋转角度的输出光场强度分布图,然后再用一定的相移算法实现被记录物体相位分布的数字再现.理论分析和计算机模拟实验研究表明,该方法是实际可行的.     

相移误差校正算法研究

重构光场的相位是光学干涉计量的基础和难点,相移技术是其中重要的方法,但相移误差在实验中是很难回避的,从而引起相位重构出现误差,所以如何消除或减少相移误差对相位重构的影响是受普遍关注的问题.文章分析了在常用的四步相移中相移误差对相位重构的影响,给出了相移误差与相位重构误差的关系式,并提出了一种在离轴数字全息情况下,先通过条纹拟合计算相移误差量,继而修正重构相位误差的方法.文章给出了模拟计算和实验结果,证明该方法是有效的.     

基于相位校正的高稳定射频信号光纤传输

提出了一种新的基于相位校正的高稳定射频信号光纤传输方案,在本地终端采用一个本地振荡器和两个混频器,远端接收的射频信号与本地终端信号相比只有很小的抖动.建立了20km传输实验系统,在一根2 0km的单模光纤上传输6GHz的射频信号,系统相位残余抖动不超过1.33ps.     

一种高速移动数据突发通信中的频偏纠正方法

本文主要针对具有通信终端的运动速率很大、移动速率变化不规律特点的特殊突发数据通信系统的实现进行研究，提出了一种能够快速捕获频偏，并且进行突发数据的有效解算的方法。这种方法需要采用差分相位调制方式，并且应用很短的前导序列进行频偏估计，然后利用估计得到的频偏对突发包内的数据进行处理和解调判决以获得传输的数据。同时文中在这种方法的基础上引入了正交的第二支路进行并行处理和择优选取，可以进一步提高系统的稳定性和实用性。该算法克服了传统频偏纠正算法具有有限纠正范围的缺点，具有良好的通信性能，并且实现简单，捕获速度快，信息冗余度也较小。     

应用频率积分相位解调测量径向畸变

为了测量光学成像系统的径向畸变,采用载频条纹模板,应用瞬时频率积分法提取因径向畸变而产生的径向调制相位;推导了条纹径向调制相位与瞬时频率的关系式,并导出径向调制相位和径向畸变位移关系;采用小波频率估计提取畸变条纹径向瞬时频率,并对其进行积分获得畸变条纹的径向调制相位;应用径向调制相位和立方卷积插值算法对畸变图像进行了校正,得出了详细的理论分析和实验结果。结果表明,上述方法是可行的。