高反镜表面疵病尺寸对激光散射场分布的影响

应用于激光陀螺的高反镜在加工安装过程中不可避免地会引入疵病,从而对入射光产生调制作用,引发光散射.为了研究划痕状疵病尺寸发生变化时散射场的变化规律,采用有限元法和多物理场仿真软件建立了高反镜表面截面形状为矩形的单划痕疵病散射模型.通过改变疵病的宽度、深度,分析激光散射场的空间分布变化;用搭建的积分散射测量系统检测不同宽...     

光学元件表面疵病标准板系统设计

为解决大口径光学元件表面疵病检测设备的精确测量、校准和溯源问题。设计了用于标定表面疵病检测系统的标准板,通过电子束曝光将定标图案转移至掩模板,再采用反应离子束刻蚀的方法制作标准板。通过扫描电镜测量标准板上各标准线的真实线宽尺寸,并以扫描电镜测量结果为参考值标定大口径表面疵病检测系统。利用所设计的标准板标定基于散射成像法的大口径表面疵病检测系统。结果表明,当疵病线宽尺寸大于45 μm时,疵病的散射像满足几何成像原理,当疵病宽度尺寸小于45 μm时,需按标定结果进行计算。     

硬盘盘片表面疵病检测装置的光学系统设计

为了检测硬盘盘片表面疵病的大小是否符合标准,设计了一种检测装置.采用光的散射理论,结合硬盘盘片表面疵病的粗糙度等级和实验结果,利用光照射到粗糙表面时发生的散射现象、散射光的特性以及散射模型建立的理论基础,对4种散射模型进行了分析和比较.并以混合型散射模型为基础,利用光学设计软件完成了该检测装置的光学系统设计.结果表明,混合型散射模型的散射角最大、散射能量密度最大,最适合用于反映硬盘盘片表面疵病造成的散射现象.     

内表面粗糙度测量仪

介绍了一种基于光散射原理的便携式内表面粗糙度测量仪。它利用半导体激光器为光源,用光电二极管阵列接收经粗糙表面调制的散射光带,通过测量该散射光的光学特征值,得出粗糙度参数。仪器的测量范围R8为0.005~1．6μm,测量相对误差δ＜5%,重复测量不稳定性小于±2%。可以对多种机械加工零件的内外表面进行非接触在线检测。     

光学层析成像用1.7μm波段增益谱和宽带光源实验研究

1.7μm波段光源在光学相干层析成像(OCT)系统中可以减少组织散射和吸收损耗,从而增加成像深度。提出以放大自发辐射(ASE)光源抽运长度为300m的高非线性光纤和长度为10km的色散位移光纤产生连续光源。其中,后置于ASE抽运源的可调谐滤波器调节连续光源的峰值波长和功率,所得光源经过掺铒光纤吸收整形后得到峰值波长为1675nm,10dB谱宽约为75nm的连续光源。为了在不提高抽运功率的情况下提高OCT信噪比,增加了萨尼亚克滤波器,得到了周期为14nm的近似多波长宽带光源。实验结果表明,该结构可实现1.7μm波段的宽带光源,实验分析结果为OCT新型光源及1.7μm波段光纤激光器提供参考。     

基于多光谱技术的光学元件表面疵病检测

为实现对光学元件表面疵病的精确测量和计数,提出了一种基于多光谱技术的光学元件表面疵病检测方法,该方法采用不同波长的入射光源均匀照明光学元件表面,通过暗场显微成像系统获得不同波长下的表面疵病图像。基于该方法研制了多光谱光学元件表面疵病检测系统,获得了365,405,436,486,550nm单波长光以及白光照明条件下光学样品表面疵病和标准样品图形的检测实验结果。实验结果表明,相比传统的白光照明检测技术,多光谱检测技术根据不同的材料性质选用不同波长的光作为入射光源,可以明显提高系统对光学元件表面疵病的检测能力,不仅可以提高测量精度,而且可以获取白光照明下无法检测到的疵病信息。     

光学零件表面疵病的扫描频谱自动测定法

本文介绍一种用扫描频谱法检测光学零件表面疵病的原理,以及根据该原理制成的测试装置。该装置采用TP801单板机进行测量控制,数据采集运算与储存。测量结束后,由微机显示出被测件的疵病情况,其可测试的最小疵病尺寸为10μm。     

基于数字全息扫描成像的划痕缺陷全场三维测试

为实现光学元件表面疵病的三维全场测量,提出了一种数字全息显微扫描成像的检测方法。该方法基于数字全息角谱数值重建算法,获得光学元件表面划痕的相位分布,通过扫描拼接实现划痕的全场测量;然后,在数字全息显微实验装置的基础上增加二维精密扫描部件,对于宽50μm、深50 nm标准划痕,测得其宽度为49.2μm、深度为48.9 nm,同时拼接获得该划痕的全场三维形貌。实验表明:该检测方法可实现大视场划痕缺陷的全场三维测试,其宽度和深度测量的相对误差分别为1.6%和2.2%。     

内表面粗糙度在线测量仪

为满足军工产品的在线测量需要 ,开发了一种基于光散射原理的便携式内表面粗糙度在线测量仪。它利用半导体激光器为光源 ,光电二极管阵列接收与表面粗糙度具有对应关系的散射光带。由于采用了远心光路的设计和对光源进行了电光调制成功地提高了仪器的测量精度和抗干扰性能。仪器的测量范围Ra:0 .0 0 5～ 1.6 μm ,测量相对误差δ<5 % ,测量重复性优于± 2 % ,适合对多种机加工形成的零件的内、外表面进行非接触在线检测     

表面散射特性光学检测的多波长光纤传感器

论述了一种表面散射特性实时光学检测的光纤传感器。采用650 nm、1 310 nm和1 550 nm激光作为光源,对不同表面粗糙度的样品进行了测试和分析。实验结果表明,采用多波长的复合光源激光光纤传感器能有效地减小测量的非系统误差,从而极大地提高了其测量精度;此外,波长越短,粗糙度越大,散射越复杂。     

光学元件质量对红外光学系统信噪比的影响

基于米氏散射理论,建立了光学元件基板不同疵病等级光学元件的散射模型,进而定量分析了元件表面存在粒子污染时的基板缺陷复制引起的表面散射特性。在此基础上,以R-C光学系统为例,利用ASAP（Advanced System Analysis Program）光学分析软件,针对主镜表面存在粒子污染的情况,仿真计算和分析系统主镜基板不同疵病等级的杂散辐射特性,并根据信噪比的计算方法,对系统信噪比进行了计算和分析。结果表明:当天空背景辐射温度不变时,随着主镜基板疵病等级的增加,系统信噪比明显减小。当主镜基板疵病等级不变时,随着天空背景辐射温度的升高,主镜基板不同疵病等级对信噪比的影响逐渐减小。当天空背景温度为200 K时,对于主镜表面粒子污染为300等级（粒子表面覆盖率为0.03%）,且其基板疵病等级分别为I-10、I-20、I-30、Ⅱ和Ⅲ五种情况,计算得到系统相对信噪比（相对于理想主镜）分别为0.932、0.920、0.906、0.832和0.807。由此可见,当元件光学特性变差时,为保证微弱信号的有效探测,必须将疵病等级严格控制在Ⅱ级以内。     

基于MOPA结构的1064nm单频光纤激光器

为了抑制受激布里渊散射效应, 提高单频窄线宽种子源的放大功率, 采用主振荡功率放大器结构, 并对光纤长度、纤芯直径和抽运参量进行优化, 实现了42W的1064nm信号光输出。实验中, 一级放大采用914nm半导体激光器作为抽运源, 增益光纤芯径10μm, 长度8m;二级放大采用976nm半导体激光器作为抽运源, 增益光纤芯径20μm, 长度2.4m。在种子光功率40mW、一级放大的抽运功率6.8W、二级放大的抽运功率85W时, 得到了42W的1064nm信号光输出。结果表明, 光光转换效率约49.4%, 偏振消光比27.5dB; 输出信号光中心波长1064.5nm, 线宽约70MHz, 保持了种子光的单频特性。在42W连续输出时没有观察到受激布里渊散射, 继续增大抽运功率, 有望实现更高功率的放大。     

尘埃粒子的半导体激光散射测量

以半导体激光为光源 ,建立了一个可以实时测量空气中尘埃粒子的尺寸与颗粒数浓度的光学系统。根据Mie散射理论 ,计算了该光学系统的光散射响应特性。实验结果表明 ,该系统具有高的计数准确度、计数效率和计数重复性 ,适用于洁净度检测和环境空气中尘埃粒子的粒径分布测量。     

光学元件表面疵病检测扫描拼接的误差分析

为实现大口径光学元件表面疵病的高效率、高精准的检测,本文提出一种能分辨微米级疵病的光学显微散射扫描成像检测系统,因为该检测系统单个子孔径的物方视场为毫米级,所以检测大口径光学元件需对X、Y方向进行子孔径扫描成像并将子孔径图拼接成同一坐标系下的全孔径图。在进行扫描时,系统的机构误差会被引入到子孔径列阵中,导致子孔径拼接处产生像素错位,甚至造成拼接断裂的情况,从而严重影响疵病等级及位置的正确评定。鉴于此,本文对影响全孔径拼接最敏感的误差因素进行了分析,并根据其特点找到合理减小误差的方法,确保子孔径的正确拼接。     

一种基于宽频光源和FP腔滤波的CO2检测系统

介绍了一种基于宽频光源和法布里-珀罗谐振腔(Fabry-Perot,FP)结构的CO2检测系统。该系统为主动光学系统,结构简单、系统信噪比高。从差分吸收激光雷达原理出发,阐述了该系统的基本工作原理,使用HITRAN数据库模拟大气环境,设计系统参数,确定系统工作波段为1.57μm,光源为L波段超辐射LED光源(Super LED,SLED),能量波动值Rip为50dB,输出功率为24.51mW,接收端滤波器为光纤FP腔滤波器,工作中心波长为1.55μm,带宽为60nm,通道间隔为50GHz,设计系统探测误差为2×10-6。     

1550nm单频脉冲光纤激光放大器实验研究

为了满足相干探测技术对激光光源的需求,采用主振功率放大技术,对全光纤、高重复频率、1550nm单频脉冲光纤激光器进行了研究.得到了脉冲宽度400ns、重复频率10kHz、单脉冲能量14μJ、平均功率148mW的单模光纤激光脉冲输出.实验中还发现了光纤中过高的功率密度所引起的受激布里渊散射(SBS)将导致激光脉冲波形的变...     

大口径光学透镜表面疵病机器视觉检测技术研究

针对目前大口径精密光学透镜表面疵病检测方法的不足,提出了一种基于线阵CCD的机器视觉检测技术。研究了疵病明场检测原理并设计了图像采集器,通过工作台旋转和图像采集器的运动实现了旋转扫描成像,探讨了采集图像的无缝拼接算法。该技术能检测到检测Φ500mm的透镜表面直径1μm的麻点和宽度0．8μm的划痕,满足了大口径透镜表面疵病检测的工程实际需要。     

非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制备及其光敏特性研究

基于射频磁控溅射法制备了以非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)作为有源层的底栅顶接触式薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor,TFT),其长/宽比为300μm/100μm。研究了该器件在无激光和在三种不同波长激光照射下的光敏特性。实验表明,器件在波长分别为660、450和405nm三种激光照射下的阈值电压V_th分别为4.2、2.5和0V,均低于无激光时的4.3V,且器件的阈值电压随激光波长减小单调降低,此外,随着激光波长的下降,“明/暗”电流比K由0.54上升到8.06(在VGS=6V且VDS=5V条件下),光敏响应度R由0.33μA/mW上升到4.88μA/mW,可见激光波长越短,可获得更强的光电效应,光灵敏度也更高,该效应表明该器件在光电探测等领域具有广阔的应用前景。     

光学元件表面疵病检测扫描拼接的误差分析

为实现大口径光学元件表面疵病的高效率、高精准的检测,本文提出一种能分辨微米级疵病的光学显微散射扫描成像检测系统,因为该检测系统单个子孔径的物方视场为毫米级,所以检测大口径光学元件需对X、Y方向进行子孔径扫描成像并将子孔径图拼接成同一坐标系下的全孔径图.在进行扫描时,系统的机构误差会被引入到子孔径列阵中,导致子孔径拼接处产生像素错位,甚至造成拼接断裂的情况,从而严重影响疵病等级及位置的正确评定.鉴于此,本文对影响全孔径拼接最敏感的误差因素进行了分析,并根据其特点找到合理减小误差的方法,确保子孔径的正确拼接.     

用光散射技术检测牛乳蛋白质时的影响因素研究

虽然利用光散射技术可以实现对牛乳中蛋白质成分的检测,但征检测过程中有很多因素会影响其检测精度。本文在对牛乳中蛋白质的光散射特性进行分析的基础上,应用米氏散射理论和光学仿真软件,研究了检测过程中光源波长、散射角度和环境温度等因素对牛乳中蛋白质散射光强的影响。通过仿真实验,确定最佳的光源波长为1333nm或1600nm,较好的散射角度为0&#176;、&#177;30&#176;和&#177;90&#176;,适宜的检测环境温度为40℃。60℃,从而为提高仪器的检测精度提供了方案与数据上的支持。该方法不需要现成检测仪器的参与,因而可避免检测仪器的繁琐操作,杜绝人为误差。另外,它还可根据要求随意调整实验中各环节的参数,以节约研究成本。