多曝光斑纹及用于速度测量

作者研究了多曝光斑纹的某些基本性质。发现多曝光斑纹能改善干涉条纹的分辨能力,并把多曝光斑纹用于速度测量。     

利用双曝光全息干涉场测物体微小位移

双曝光法是通过两次曝光将标准物光波前和变化后的物光波前,按不同时刻记录在同一张全息图上,形成两个一级干涉场,再现时,两个物光波面形成二级干涉场。通过计算机模拟,并结合实例计算,阐述了二级干涉场与微小位移、光场相位变化及转动角之间的关系。结果表明,用双曝光全息法测刚性漫反射物体时所产生的条纹出现在定域的空间曲线附近,而定域的锐度取决于观测系统的孔径。     

应用双参考光束的全息照相测试

全息照片是用激光束的干涉图案在照相底板上形成的图象。它们是三维的图象,可用于与杂志封面和计算机的光学贮存器不同的领域里。一项工业应用包含了“拍下”一机械物体的“照片”,把物体置于应力之下,并拍下同一物体的另一张“双曝光照片”。这就在加应力的物体周围形成线条图案,称作干涉条纹,对它作分析可以发现待测物体的缺陷。可惜,此技术产生多图象,妨碍条纹图案的分析。     

全息干涉和散斑计量技术现状

全息干涉计量和散斑技术已广泛应用于机械位移、振动、应力和变形测量。在全息干涉计量术方面,已采用了双曝光、多次曝光、时间平均曝光,以及光束调制和频闪曝光等技术。另外,已研究了条纹定位和三维条纹图形分析技术。最近,在条纹分析中采用了矩阵法和张量计算,从而产生了若干种应变分析技术。利用外差干涉计量术,使相位检测精度提高到千分之一。在散斑干涉计量和照相方面,已经过了研究阶段,开始走向实用。散斑技术是对全息干     

左手材料的色散和等倾干涉

研究了左手材料棱镜的色散特性和左手材料平行平板的等倾干涉特性。对于左手材料棱镜而言,其色散时出射光偏离原来的传播方向与右手材料棱镜的色散规律恰好相反,且对于同一种单色光而言,当入射角相同时,左手材料棱镜的色散偏向角大于右手材料棱镜的色散偏向角。在研究左手材料平行平板的等倾干涉特性时,推导了反射光和透射光焦平面上的光强分布公式,分析了等倾干涉条纹的级数与亮、暗条纹的关系,讨论了光程差的影响因素及影响规律,推导了存在半波损失情况下的等倾圆环的亮环半径公式和暗环宽度公式。研究发现:对于左手材料平行平板的等倾干涉条纹而言,等倾干涉圆环中心处的干涉级数较小;偏离圆环中心越远,干涉条纹的级数越大。这一规律和右手材料平行平板的等倾干涉条纹规律不同。     

激光回馈纳米级宽度干涉条纹

一般的干涉现象为“反射镜每移动半个波长,出现一个干涉条纹”。介绍了利用激光回馈获得纳米级宽度干涉条纹的方法。系统构成:He-Ne激光器,使用近于全反射的球面介质镜作激光器的回馈镜,且该回馈镜法线和激光束夹分量级的小角度。回馈镜沿激光束位移移动时,激光器的功率发生周期类正旋波动,即产生回馈干涉条纹。回馈镜离激光器越近,条纹越窄,以至于半波长位移中出现40个条纹。对波长为632.8 nm的He-Ne激光器而言,每个条纹宽度为7.91 nm。同时,当回馈镜的运动方向发生变化时,激光的偏振态将在两个正交的方向之间发生跳变。利用此效应,可以实现纳米分辨位移测量和回馈镜运动方向的识别。     

平面波导TE0模的远场衍射特性分析

由瑞利-索末菲标量衍射积分公式出发,推导出中央亮条纹强度半最大值处的空间频率满足的方程;阐明了平面波导TE0模远射远场的中央亮条纹强度半最大值空间频率宽度随波导归一化频率增大而增大;给出中央亮条纹强度半最大值全角宽度与工作波长、波导宽度和波导相对折射率关系曲线。     

双曝光全息术用于水平圆管温度场的重建

双曝光全息术因可输出直观反映波面畸变的无限宽条纹而广泛应用于温度场的可视化。为了获取水平圆管周围的温度场,采用双曝光全息术记录了直径25mm、长350mm自然对流水平圆管壁温从72℃降至22℃的简单干涉条纹。采用条纹中心法提取不同周向角的条纹位移量,通过干涉图中R分量的峰、谷极值点来识别明、暗条纹中心,确定级数分布,最后反演温度场。壁面反演温度值与热电偶测量值的最大相对误差为0.059。结果表明,双曝光全息术获取的数据真实可靠。该项研究对简单快速反演温度场是有帮助的。     

矩形光阑限制下高斯光束的衍射特性分析

为了研究矩形光阑边长与透镜像方焦面处光束光斑尺寸以及光斑内所包含功率的关系,根据高斯光束经矩形光阑和透镜变换后在透镜像方焦面的衍射场分布表达式,采用MATLAB进行数值计算的方法,进行了理论分析。结果表明,当光阑对光束的衍射影响明显时,光束衍射场的中央亮条纹的宽度随着光阑边长的增大而减小;当光阑对光束的衍射影响极小时,中央亮条纹的宽度随着光阑边长的增加而阶跃变化,中央亮条纹强度的半最大值宽度随着光阑边长的增大而减小;当光阑对光束衍射影响极小时,中央亮条纹半最大值宽度趋近于一定值。给出的中央亮条纹强度半最大值宽度与矩形光阑边长关系的拟合表达式,可为激光应用装置的设计提供理论支持。     

牛顿环条纹宽度与可见度的研究

为了更深刻地认知牛顿环条纹,推导了牛顿环条纹的宽度公式;分析了当折射率N增加时相邻两级亮、暗条纹的距离都会减小的原因;研究了同一波长对应的同一级亮、暗条纹的宽度的差异;论证了明、暗条纹的宽度都会随级数k增加而减小的规律;比较了用钠光灯测量平凸透镜的曲率半径R时两种处理双波长问题的方法;讨论了钠光灯双波长对条纹可见度的影响;最后指出了牛顿环条纹可见度最小时对应的级数k是平凸透镜曲率半径R的函数。