一种液晶调制器相位响应特性线性化的方法

作为一种用途广泛的电光器件,研究并改善液晶调制器的调制特性具有重要意义.本丈通过构造一种对数型的驱动信号,实现了将液晶从0到π的非线性相位响应特性的线性化调制.同时,本文还在实验中发现了,相位响应的线性化程度会随着驱动频率的提高而降低.本文针对该现象,在应用该模型构造周期驱动信号的基础上,提出了将非线性响应映射为线性响应的方法.在不同频率的实验结果表明,从光强信号中获取O～π的线性相位响应是可行的.     

衍射频谱法测光栅膜层厚度

根据傅立叶光学理论从光栅的衍射频谱中可以反推光栅本身的多种信息,包括其形貌特征。 利用矩形相位光栅的傅立叶变换,推导出零级和一级衍射光强和矩形相位光栅膜层厚度之间的函数关系,据此可在测得零级和一级次光强后,推算出光栅膜层厚度。以台阶仪作为标准,该方法的测量误差在4%以内。     

单周期层状位相光栅的衍射效应及其应用

光栅在测试技术及光谱分析中获得了广泛的应用。对入射光波的振幅或光强进行调制的振幅光栅,理论上有25％的衍射光强集中于零级,且因部分栅面被复盖而光能损失严重,效率过低。与此相反,位相光栅的整个栅面具有同样的透射或反射率而仅对位相进行调制,使光强主要集中到所要求的衍射级上。其中,单周期层状位相光栅既可让全部栅面透射或反射光波,又能充分抑制零级衍射光并使衍射光强集中到1级和3级。若不计反射(或透射)和散射损失,则一般由等距单缝构成的透射(或     

液晶空间光调制器相位调制特性研究

研究了美国BNS公司生产的Modal P256反射型电寻址液晶空间光调制器的相位调制特性和时间响应特性.采用He-Ne激光作光源,建立迈克尔孙干涉光路观察波前相位变化,给出器件的相位调制特性曲线.分析测量了器件的相位响应不一致性和像素间的相位交连.通过测量液晶器件对方波和正弦控制信号的相位响应延迟,分析了液晶空间光调制器(LC-SLM)的时间响应特性.理论分析与实验结果说明:在特定的入射偏振条件下,LC-SLM实现纯相位调制,可用作高分辨力波前校正器件,然而极慢的响应速度和极低的时间带宽限制了它在动态变化波前相差校正中的应用.     

小波变换在数字全息中的应用

数字全息是通过数字重构来同时获取被测物强度与相位,但记录时的激光散斑效应和重构时的零级衍射斑成为了这种方法的瓶颈。将小波变换引入数字全息,可直接消除零级衍射像,无需相移,也不需要采集多幅图像;小波非线性滤波器还可消除散斑噪声。模拟和实验结果表明,小波分析的引入,可以消除零级衍射影响,改善图像质量,提高测试分辨率。     

一种新的正弦相位调制干涉条纹相位稳定方法

在基于条纹投射的物体表面形貌测量中,温度漂移和振动是造成条纹相位漂移的主要因素。为了稳定条纹相位,在相位补偿系统(PCS)中运用峰值检测简化相位提取过程,发展了一种基于正弦相位调制的干涉条纹相位稳定技术。将光纤缠绕在柱形压电陶瓷(PZT)上,向PZT注入正弦驱动电压实现对干涉条纹相位的正弦相位调制。运用2×2光纤耦合器分光,结合马赫-泽德干涉与杨氏干涉结构实现条纹投射。光电探测器检测两端面反射信号形成的迈克尔逊干涉信号,从中提取环境因素引起的相位漂移,运用旋转坐标数字机进行快速反正弦计算,生成的补偿信号与调制信号叠加后共同驱动PZT,实现条纹相位稳定。实验结果表明,条纹相位稳定精度为5.5 mrad,较好地消除环境因素引起的相位漂移。     

基于参考臂低频相位调制的微弱振动光学相干检测

针对纳米级中高频微弱振动检测提出了一种基于参考臂低频相位调制的光学相干检测方法。分析了参考臂低频相位调制情况下,微弱振动相干检测信号的模型及其频谱分布特点,在此基础上提出了振动频率及振幅的解算方法。仿真研究表明所述能够准确解调出纳米级微弱振动的频率及振幅参数,并且表现出较强的抗噪和抗环境扰动的能力。搭建了一套光学外差相干系统对由水下声源激发的纳米级水表面波进行了探测实验,实验结果表明利用所述的方法能够精确测定微弱振动的频率,对其振幅的检测也表现出很高的测量重复性。参考臂低频相位调制相干方法为中高频微弱振动参数的检测提供了新的解决方案。     

改进的防伪全息标识衍射效率测量系统

提出一种激光全息特性参数检测方法.以不稳定度为5%的He-Ne激光器为光源,利用同一光束分成的反射光和透射光光强度比例恒定的性质,实时探测衍射光强与反射光强,得到全息防伪标识的衍射效率.给出了实际入射光强与根据反射光强计算得来的入射光强两者的对比曲线,以及对8版不同样品衍射效率的测量结果.实验数据表明:透射光强测量值相对误差不超过0.29%;衍射效率测量值相对误差最大值不超过0.81%,比原方法测量精度提高近一倍.     

偏振无关的可变纯相位延迟器研究

提出了一种由快轴保持正交方位放置的两片相同的液晶可变相位延迟器构成的可变纯相位延迟器结构设计.利用琼斯矩阵,从理论上推导了该结构在任意偏振光入射条件下,出射光偏振态与入射光偏振态保持一致.实验上,在两片液晶可变相位延迟器所加电压分别为1.55V和1.49V时,分别测量了入射光和出射光的偏振态,表征偏振态的入射光和出射光的Stokes参教基本一致.上述两者结果都表明,该结构具有较好的纯相位调制特性,并给出了控制电压在1～2.7V范围时的相位变化.     

基于圆孔阵列调制的“猫眼”目标隐身技术

针对激光主动探测技术对光电装备造成的探测威胁,在不改变光电装备光学结构以及有限"牺牲"成像质量的前提下,提出利用圆孔阵列的光强调制作用降低光电装备的"猫眼"效应,实现隐身。基于单孔衍射成像原理及空间平移效应,从理论上给出并仿真分析了圆孔阵列远场夫琅和费衍射的光强分布特性,利用实验的方法对圆孔阵列用于"猫眼"目标隐身的效果进行了验证。结果表明,利用圆孔阵列可实现对典型"猫眼"目标回波的光强调制并造成回波损耗,"猫眼"目标隐身效果明显。     

希尔伯特变换实时全息干涉条纹相位提取

实时全息干涉法可以观察记录整个测试过程中条纹图的动态变化,传统相位提取算法只适合于静态干涉条纹图相位的提取.根据实时全息干涉条纹和希尔伯特变换的特点,提出了利用希尔伯特变换提取实时全息干涉条纹相位值的方法,采用了高通滤波的方法减少背景光强的影响,对铝片受力变形实验中实时全息干涉条纹的相位变化分布进行了提取.实验表明:希尔伯特变换法适合于动态条纹的相位提取,可以自动提取实时全息干涉测量过程中全场各点在任意两个时刻间的相位变化值,且测量结果与实时全息干涉条纹人工分析结果一致.     

激光显示中声光调制器的非线性实时校正

激光显示中常采用高速宽带声光调制器(AOM)调制激光光强,以此控制图像每个像素的灰度。AOM衍射效率的非线性使显示图像的灰度失真,必须实时校正。为此,提出了一种实时校正的方法:实测AOM调制电压与衍射效率的调制特性数据,通过六阶多项式拟合后再插值的方法建立了校正非线性的查询表;通过查询电路实时查找视频图像中每个像素的灰度对应的调制电压值,从而达到间接校正AOM调制非线性的目的。实验证明了该校正方法的可行性。     

光电集成加速度地震检波器中声光波导相位调制器的设计与实验

提出了一种新型的光电集成加速度地震检波器,这是一种全新的微光机电系统(MOEMS),为实现硅基底上的光波导M-Z干涉仪的相位调制,采用了声光相位调制的方法,该相位调制器利用叉指换能器(IDT)激发出声表面波(SAW)实现对光波导的相位调制,在对光波导声光相位调制机理深入研究的基础上,设计并制作了器件,实验结果与理论相一致。     

IFOG中相位调制器的残余强度调制及其测量

利用开环正弦波调制解调方法,推导了铌酸锂相位调制器的残余强度调制(简称RIM)对干涉型光纤陀螺(简称IFOG)信号的影响,指出在调制频率漂移或光纤环渡越时间变化时RIM可导致陀螺的零偏和噪声增大.对典型条件的计算表明,0.01°/h的IFOG容许的最大RIM为13ppm,0.1°/h的中低精度IFOG则为81ppm.提出利用锁相放大器精确测量相位调制器RIM的方法,并对国产器件进行测量,结果表明,器件RIM指标可在中低精度IFOG中应用.     

用多级相位波带片加强空间光调制器的成像

用衍射光学方法研究了加有多级相位菲涅尔波带片(MPFZP)的空间光调制器(SLM)的轴上衍射光强。根据所需要的焦点的数目是一个还是两个以及分辨率的要求来优化选择MPFZP的相位深度和量化级数,可以使想要的焦点得到加强,而其它不想要的焦点的影响得到了抑制。开关SLM的编码态,聚焦点和散焦点的位置交换。     

一种正弦相位调制光纤干涉条纹相位稳定方法

为了消除环境因素(尤其是振动和温度波动)在物体表面三维形貌测量中的影响,基于正弦相位调制(SPM)发展了一种光纤干涉条纹相位稳定技术。利用马赫-泽德光纤干涉仪结构和杨氏双孔干涉原理实现高密度的余弦分布干涉条纹投射。利用两光纤干涉臂端面的菲涅尔反射生成迈克尔逊干涉信号,由光电探测器(PD)检测后送入相位控制系统。采用相位生成载波的方法提取干涉信号的相位,并将生成的补偿信号闭环反馈给压电陶瓷驱动器,与正弦相位调制信号相加后共同驱动压电陶瓷,补偿环境因素带来的相位漂移,实现干涉条纹相位的稳定。环境因素对条纹相位的影响低于57 mrad,实验结果验证了该方法可行性。     

基于最小均方误差的全光纤电流互感器调制相位扰动补偿方法研究

在分析全光纤电流互感器误差模型的基础上,提出基于加权最小均方误差准则的调制相位扰动补偿方案。通过引入加权函数因子,不断迭代加权函数得到期望调制相位。搭建实验系统对测试数据进行分析,实验结果表明:通过补偿能减小因实际制作中光纤非匹配性、非对称性带来的耦合器相位的微小偏移误差,从而提高全光纤电流互感器性能。分析两台样机在高低温箱内进行多日重复性测试的数据,在经过调制相位补偿后,两台样机多日内全温的归一化变化率在±0.2%以内,且重复性比较好,通过进一步优化,可满足0.2s级继电保护系统的使用要求。     

大景深相位模板的个性化设计

从大景深成像系统实际所需要的景深、分辨率以及最小调制传递函数MTF响应值出发,本文建立了相位模板的个性化优化设计模型.在设计景深、分辨率范围内,以保证系统的MTF值大于设定的最小MTF响应值为优化限制条件,以不同离焦对应的光学传递函数的Fisher信息的积分作为优化目标函数.对波前编码系统的立方相位模板CPM和指数相位模板EPM进行了几组优化设计.同时,给出了后续的图像复原滤波器表达式.结果表明,得到的个性化相位模板和图像复原的结合,能够满足系统的实际需求,系统总的传递函数接近衍射受限系统的传递函数.     

采用DBR LD的正弦相位调制激光干涉仪

分析影响正弦相位调制半导体激光干涉仪测量精度和系统分辨力的因素,提出了用分布布拉格反射半导体激光器DBR LD实现高分辨力亚纳米精度测量的方案。理论计算表明,DBR LD的波长连续调制深度比F-P腔LD高一个量级。指出邮于DBR LD的特殊结构可通过简单的反馈回路稳定输出光功率,有效地避免了光强波动对测量精度提高的限制。     

柱面透射光栅的衍射特性

从理论上分析了较高空间频率的柱面透射光栅的衍射特性，在不作近似的条件下，用计算机模拟出了不同曲率半径的柱面透镜组成的柱面透镜组成的柱面透镜光栅的夫琅和费衍射特性，得出了共衍射光强的分布规律。光学实验给出了由光学塑料制成的空间频率为１０ｌｐ／ｍｍ的柱面透射光栅的衍射光强分布。计算机模拟结果与光学实验结果吻合。