用连续相位扫描进行振动定量分析

利用光学连续相位扫描和正弦相位调制相结合 ,提出一种 ESPI时间平均测振的定量分析方法。由于采用光学连续相位扫描 ,该方法具有较强的抗环境干扰能力 ,不需要精确校准光学相移器 ,并且能自动定量地给出物体的全场振幅分布。     

采用同步相位检测的微小振动实时测量

提出了一种半导体激光正弦相位调制干涉仪。该干涉仪可以实时测量物体的微小振动。利用简单的电路构成实时相位检测器 ,对干涉信号中的相位信号进行同步检测 ,最终获得实际振动的振幅频率。文中给出了具体的理论分析和实验结果。     

一种两步相移数字全息的设计与实验验证

为了快速有效地测量微小透明物体表面形貌，设计了一种基于Mach-Zehnder干涉仪的两步相移数字全息系统。该系统使用两个相同的CCD在不同距离同时采集干涉图像，利用光学相移单元在每个CCD记录的干涉图之间形成一个π的相移，然后通过光的空间传递函数及傅里叶变换给出了相位重建的算法。搭建了两步相移干涉光路，以微透镜阵列作为待测物体，验证了该系统的可行性。结果表明，该系统比四步相移法节省一半以上的时间，且能够达到与四步相移法相一致的相位重建结果。该方法对提高相位重建效率具有一定的帮助。     

用两次曝光相移全息干涉实现光学幅相转换

提出一种实现光学图像由纯振幅型转换为相应的钝相位型的新方法。该方法基于2次曝光光折变相移全息干涉,在光学4-f系统中,用振幅型空间光调制器(SLM)输入振幅(或强度)图像,用光折变晶体作为全息记录介质,经过2次曝光相移全息干涉记录,再由原参考光再现读出,可在输出面上得到与输入图像相应的空间相位分布。该方法可在光学信息处理相关领域应用。阐述了该方法的基本思想,进行了理论分析、计算机模拟和光学实验,实验结果与理论分析一致,表明该方法是可行的。     

迈克尔逊干涉仪在相位相干成像测量系统中的应用

传统4f相位相干成像测量技术中,利用相位物体使测量材料产生的相位变化转换为可直接观察的振幅变化,实现材料光学非线性折射率的测量。然而相位物体的厚度是固定不变的,相位延迟会随激光波长的改变而改变,测量中需要更换合适的相位物体。理论分析了不同激光波长对相位物体相移大小的影响,详细讨论了不同形状光束下相位物体的半径和相移的大小对4f相位相干成像系统灵敏度的影响。利用了迈克尔逊干涉仪中两束光的相位延迟替代传统相位物体的功能,实现了一种相位可调的相位物体。因为迈克尔逊干涉仪两束光的相位延迟连续可调,使得在不同形状光束及不同波长激光下的测量灵敏度达到最优。该方法进一步完善了4f相位相干成像测量技术,不仅解决了传统相位物体的不足,而且提高了系统测量的精度。     

绝对相位展开方法研究

提出一种新光学三维传感方法。该方法通过投影多组周期不同的正弦光栅条纹到被测物体表面,通过相移算法,反解各组投影条纹的截断相位,并采用所提绝对相位展开方法,对截断相位进行了解调,实现了对物体表面的测量。与双频光栅投影测量方法及传统时间相位展开方法相比,该方法投影条纹组数灵活、测量效率高,实验证明该方法的适用性。     

三维小视场成像系统

研究了一套投影正弦光栅条纹,测量表面有大梯度或非连续结构等复杂形貌微小物体的三维测量系统。针对所测量物体大小,通过将体视显微镜、相机和投影仪组合,研制了具有较小视场的条纹投影系统。软件产生具有最佳条纹个数的三组正弦条纹图,每组包含四个彼此间有90相位移动的条纹。根据所测量物体表面颜色和纹理特性,选择投影系统的合适颜色通道投射软件所产生的正弦条纹序列到被测物表面。相机从另一角度获取经被测表面调制的变形条纹图。通过四步相移和最佳条纹选择方法分别计算得到折叠相位图和展开相位图。利用水平精密移动台定位一水平白板到几个已知位置,建立绝对相位和深度之间的关系,获得系统深度方向的数据。微小物体的三维形貌测量实验证明了所研制成像系统的可行性和准确性。     

4f相位相干成像技术中相位光阑的改进

4f相位相干成像技术是测量三阶光学非线性的新方法.其原理是利用一个相位光阑将放置在4f系统频谱面上的非线性样品中产生的非线性相移调制成像平面上的振幅变化,从而测量样品的非线性折射率的大小和符号.常用的带圆形相位物体的相位光阑灵敏度随相位物体尺寸减小而增加,但是在相位物体很小的情况下制作难度很大,通常达不到最佳的灵敏度.通过将相位光阑中原来处于光阑中心的圆形相位物体改为半圆形相位物体,使得系统可以处于最佳灵敏度,相位光阑在制作工艺上的难度大大降低.     

基于空间光调制器的一步相移同轴数字全息

提出了一种基于空间光调制器的一步相移同轴数字全息术,该技术利用空间光调制器相位调制特性一步实现参考光四种相位延迟,获取含有四种相移信息的单幅复合数字全息图。数值模拟和预研实验表明,复合数字全息图经过插值和再现运算后,再现物波中的零级和共轭像被有效地去除,再现图像清晰。相比于时间相移全息术仅能研究静态物体的局限性,基于空间光调制器的一步相移数字全息术可用于实时记录和表征物体动态变化特性,在生物细胞活体观测、粒子场动态测量等领域有着广泛的应用前景和研究价值。     

基于结构光照明的数字全息显微术

通过调制入射光的振幅和相位,形成特殊结构分布的照明光以提高数字全息显微记录系统分辨率,结合结构光的特性设计了明场和暗场记录系统。明场记录系统中,在利用振幅型正弦光栅和随机散射元件调制入射光波前,将超出衍射极限的物体高频信息调制到系统截止频率以内,这部分信息可以通过成像系统被记录。数字再现过程中,将其与低频信息合成,可使再现像分辨率得到提高。在暗场记录系统中,通过在空间光调制器上加载相息图改变入射光的振幅和相位分布,分别用拉盖尔-高斯涡旋、径向艾里以及携带涡旋相位的径向艾里结构光照明物体,结合暗场聚光镜的应用,提高系统的分辨率和对比度。     

正弦相位调制位移干涉测量技术中调制频率的优化选择

针对正弦相位调制(SPM)干涉测量技术用于位移测量时,调制频率对干涉信号相位解调的影响,提出一种调制频率的优化选择依据.通过对干涉信号的频谱进行分析,发现当被测位移幅度较小时,较小的调制频率即可满足相位解调的要求;而当被测位移较大时,必须相应地增大调制频率,才能获得比较准确的测量结果.模拟计算以及实验结果表明,被测位移信号的幅度每增大四分之一测量光源波长,调制频率需要相应增大4倍于被测信号频率的大小,才能满足正弦相位调制位移干涉测量技术信号处理的需要.     

液晶空间光调制器相移特性研究

根据计算全息原理和傅立叶变换的位移原理,将液晶显示器作为光学显示元件,通过适当改变显示在液晶显示器上的计算全息图的编码,对液晶空间光调制器进行相移特性系统研究。实验测量表明液晶空间光调制器相移系统具有很高的精确性、可重复性和稳定性,并验证相移系统在同轴数字全息中使用的可行性。     

1-arm phase optical bridge with axial symmetry (with interference Newton fringes) for measuring small periodic displacements

A 1-arm phase optical bridge with axial symmetry (with interference Newton fringes) is developed for the measurement of small periodic displacements of acoustic frequency. Using the synchronous detection method, a vibration with an amplitude as small as 3×10?14 m is measured.     

用相位分析方法测量振动物体的振幅分布

传统的时间平均全息术通过对再现像光强分布的测量来实现振幅分布的检测,但由于受噪声等因素的影响往往得不到满意的结果。注意到调制时间平均全息再现像光场的第一类零阶贝塞尔函数的相位只有0和p两个取值,借助数字全息可以计算再现光场的相位,继而利用该相位确定物体的振幅分布。实验结果表明,该方法检测振动物体的振幅分布可行并更为准确。     

Third-order dispersion compensation using a phase modulator

Compensation of third-order dispersion in a fiber-optic transmission system using a phase modulator is studied both theoretically and experimentally. A sinusoidal signal is used as modulation function, where the amplitude and phase delay are optimized. The 2-ps input pulses (160-Gb/s compatible) were transmitted through a 626-km fiber link, where the characteristic oscillating tail was measured with a 1.6-ps resolution optical sampling system. When applying the phase modulation, the oscillating tail was significantly suppressed. The pulses were also used in a 160-Gb/s transmission experiment, where the eye diagrams were measured with the sampling system. Numerical simulations and practical experiments showed excellent agreement.     

微机械光调制器的制备及其在不同激励条件下的响应研究

本文主要讨论了具有机械式抗反射开关(即MARS)结构的新型微机械光调制器.MARS结构光调制器由表面微机械工艺制备.测量结果表明,微机械光调制器有一系列的固有频率.当器件被正弦信号激励时,其响应信号也是正弦信号.当器件被方波信号激励时,响应信号和激励频率有关.当激励方波频率远低于器件固有频率时,器件响应实际上是对上下两个阶跃信号的响应:出现明显的阻尼振荡效应.当激励频率在固有频率附近时,器件实际只对方波的基频效应:响应为正弦信号.     

一种基于相位敏感光时域反射计的多参量振动传感器

提出了一种基于数字相干检测和维纳滤波技术的相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)。在该技术中,实时解调出了沿光纤链路散射回的瑞利信号电场的振幅和相位。通过分析解调出的振幅和相位,检测到了位于3.5km传感光纤上的一个由压电陶瓷(PZT)所产生的正弦振动信号的位置、频率和强度。应用维纳滤波降低了由激光器的相位噪声和探测器加性噪声引起的相位波动。系统的空间分辨率为5m。     

基于压电陶瓷光相位调制器的光纤微分干涉仪

基于压电陶瓷的逆压电效应,采用压电陶瓷作为光相位调制器设计了光纤微分干涉仪。理论分析和实验结果表明,干涉仪输出光强的幅度和频率与施加在压电陶瓷上的交变信号电压的幅度和频率有关,且在一定的条件范围内呈良好的线性关系。这种采用压电陶瓷作为光相位调制器的干涉仪具有线性范围广,灵敏度高等特点,可应用于对外界环境振动源的监测或用于检测压电陶瓷自身的动态特性。     

基于相位调制和偏振烧孔的多波长掺铒光纤激光器

为了研究能够在室温下实现稳定多波长输出的掺铒光纤激光器,采用了在激光谐振腔中引入正弦相位调制和偏振烧孔来抑制腔中模式竞争的方法。在线形谐振腔中,利用半导体光波导作为一个反射腔镜,并用正弦信号对其进行驱动。这样,半导体光波导可以等效成两个器件：一个对光信号产生移频反馈效果的正弦相位调制器,和一个诱使掺铒光纤中产生偏振烧孔的非线性相位延时器。通过实验,得到了10波长输出的稳定光谱。相邻波长间隔为0.32nm,功率谱比较平坦,起伏小于3dB。结果表明,相位调制和偏振烧孔的共同作用,可以有效的抑制由于掺铒光纤的均匀展宽效应引起的模式竞争。