金属反射镜对外差干涉椭偏测量精度的影响

采用声光调制器设计了一种透射式外差干涉椭偏测量系统.实验测量了单层透明氧化铟锡(ITO)膜,膜厚和折射率测量误差分别达8nm和7%.采用琼斯矢量法分析了金属反射镜引起的光束椭偏化对测量结果的影响.从光学系统中移出被测样品得到的标定数据,可以消除金属反射镜本身退偏效应的影响,但无法消除退偏效应和方位角误差共同作用所引入的椭偏参数测量误差.计算结果表明,退偏效应和方位角误差共同作用引入的膜厚测量误差可达4 nm左右,该误差与薄膜参数无关,与方位角误差近似成线性关系.     

激光外差干涉检偏器旋转误差对非线性误差的影响

为了减小激光外差干涉纳米测量的非线性误差,必须明确检偏器旋转误差对非线性误差的影响机理与消除方法。通过分析激光外差干涉检偏器旋转误差对非线性误差的影响,推导出检偏器旋转误差对非线性误差一次谐波和二次谐波的影响模型。仿真结果表明,当存在激光束椭圆偏振时,检偏器旋转误差对非线性误差的影响很小;当存在偏振分光镜旋转误差时,检偏器旋转误差引起的非线性误差不增加二次谐波分量,但增大了非线性误差一次谐波分量,严重影响非线性误差的大小,当偏振分光镜旋转误差为3°时,检偏器旋转误差从0°增加到5°,非线性误差从0.14 nm增大到0.97 nm。     

外差椭偏测量技术及其混频误差分析

结合激光外差干涉术和反射式椭偏测量技术,设计了一种抗干扰能力强,快速、高精度 测量纳米厚度薄膜光学参数的方法。着重分析并计算了非线性混频误差对测量精度的影响,其中塞曼激光和波片产生的光束椭偏化是关键因素。定义了评价因子以比较非线性混频误差的相对大小,这对外差椭偏纳米薄膜测量系统的设计有指导意义。     

起偏器对激光外差干涉非线性误差的影响

根据外差干涉非线性误差的产生机理,建立了起偏器放置误差和相位延迟误差对非线性误差影响的理论模型,分别分析了起偏器放置误差和相位延迟误差对非线性误差的影响.仿真结果表明,起偏器放置误差引起的非线性误差为二次谐波,起偏器相位延迟偏离π/2会引起激光束的椭圆偏振化,引起一次谐波非线性误差,严重影响非线性误差的大小.当起偏器相位延迟误差为5°时,引起的非线性误差一次谐波达到4.40 nm.     

偏振分光镜分光性能非理想对激光外差干涉非线性误差的影响

为了减小激光外差干涉纳米测量的非线性误差,必须明确偏振分光镜(PBS)分光性能非理想对非线性误差的影响机制.推导出非理想情况下偏振分光镜透射率和反射率的激光外差干涉非线性误差模型,建立了偏振分光镜分光性能非理想对非线性误差二次谐波的影响模型.仿真结果表明,偏振分光镜的透射率和反射率非理想对非线性误差的影响为一次谐波,且偏振分光镜分光性能越差,其对非线性误差的影响也越大.在偏振分光镜反射率为0.90的情况下,偏振分光镜透射率从1减小到0.90时,非线性误差由0.62 nm增大到1.24 nm.当存在偏振分光镜旋转角度误差时,偏振分光镜分光性能非理想引起的非线性误差不增加二次谐波分量,但增大了非线性误差一次谐波分量,严重影响非线性误差的大小.当偏振分光镜旋转角度误差为5°时,偏振分光镜透射率从1变为0.90,非线性误差从0.39 nm增大到1.41 nm.     

椭偏仪数据处理及误差修正

提出了一套对椭偏仪的测量误差进行有效修正的方案,设计了一个Windows版的椭偏仪测厚数据处理软件,并在该软件中嵌入了对测量数据的误差进行修正的方法,使椭偏仪的最终测量结果更加精确。制作了30片厚度梯度分布的标准样片（厚度20nm～1μm）,用于从“软”、“硬”件两个方面对椭偏仪进行误差修正,使最终的误差小于1％。本文所提出的修正方案具有一定的普适性、实用性。     

马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪非线性误差分析

马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪是一种重要的光偏振态实时测量技术。为了提高测量系统的精度、降低误差,采用外差干涉光路分析和数值模拟的方法,理论推导了透射式马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪光路的误差公式。结果表明,光源偏振的椭圆化程度,偏振分光棱镜消偏比及倾斜都能引起测量误差;同误差参量下待测光束不同的椭偏比和s,p分量相位差得到的测量误差不同;马赫-曾德尔外差干涉仪的误差结果与迈克尔逊外差干涉仪相近。     

频率扫描干涉中参考干涉仪的非线性误差分析

针对频率扫描激光干涉测距系统的参考干涉仪中存在的大量光学元件会产生非线性误差,本文基于偏振分光镜(PBS)的非理想分光性能分析了非线性误差的产生机制,推导出PBS非理想分光性能条件下的非线性误差模型,并提出了消除非线性误差的改进方法。利用MATLAB进行建模仿真表明,PBS非理想透射率和反射率对非线性误差的影响为二次谐波,透射率和反射率相差越大,非线性误差越大,当二者值相等时非线性误差大幅减小。当PBS反射率为0.90且透射率为0.97时,用传统的正交检测方法产生最大为383.3 kHz的非线性误差,而采用本文提出的方法只存在5.3 kHz的线性误差。     

外差干涉仪非线性误差补偿抑制与测量研究进展

由于存在周期性的非线性误差,外差激光干涉仪的测量精度很难提高.对此,首先分析了外差激光干涉仪中非线性误差的来源,包括频率混叠、偏振混叠与鬼影虚反射.然后讨论了非线性误差的补偿与抑制技术,包括干涉信号处理、传统结构改进、偏振光空间分离、调相双零差干涉,接着介绍了非线性误差的测量技术,包括干涉信号处理测量、双相位差分检测、...     

石英晶体最大双折射率色散特性的椭偏测量

为了测量石英晶体最大双折射率的色散特性,在椭偏光谱仪的水平透射测量模式下,通过对确定厚度的石英波片相位延迟量的精确测量,计算出了石英晶体的最大双折射率值,并进行了误差分析。结果表明:这种方法光路简单、操作方便,屏蔽了光源的不稳定性;双折射率测量精度达到了10-6,比连续偏光干涉法的测量精度提高了1个数量级;实现了对石英晶体的最大双折射率色散特性的连续光谱测量;此方法对其它双折射晶体材料的双折射率色散特性的研究也同样适用。     

一种测量激光束横模结构的非线性网络

提出以激光束的横模结构特别是基模所占的比例作为激光光束质量的评价依据,并研究了测量方法.建立了基于Hopfield神经网络原理的非线性网络,使用CCD采集激光束的光斑图像作为网络的输入,通过计算该网络的能量函数,实行调整训练,获得网络的动力学稳定状态,此时网络中各阶横模的比例即为测量结果.实验采集了一束光的多幅光斑图像,经预处理后输入该网络,可获得模式结构数据,其中基模分量为69%.利用所得结果合成一幅光斑,与输入的原光斑图像的相对误差为3.53%.     

纳米精度双频激光干涉仪非线性误差的确定方法

介绍了确定纳米精度双频激光干涉仪非线性误差的两种方法：纳米比对方法和幅值估算方法,前者通过将双频激光干涉仪和计量院纳米精度F-P干涉仪进行纳米比对确定非线性误差,具有测量结果直接和米定义溯源的优点;后者通过测定偏振干涉仪测量信号的幅值调制度估算非线性误差,具有简单易行、受外界因素干扰小等优点。实验结果表明,对于此干涉仪系统,非线性误差的测量结果小于2．5nm,估算结果为1．4nm,两者在误差允许的范围内一致。     

卫星光通信光束对准误差分析

卫星间光通信链路中对准误差对接收功率和误码率都有严重的影响.对高斯型光束的传输与接收损耗的关系进行了研究,得出了接收光功率和误码率公式,并用数值分析方法进行了定量分析.     

空间光通信中平台振动对误码率影响的抑制

在自由空间光通信(FSO)中,通信端机所处的平台在各种随机干扰力下发生振动,使正常的通信光路发生偏移,对误码率(BER)产生影响。为了减小振动引起的误码率,提出通过控制接收端光斑形状和大小来抑制误码率,并给出利用像散来获得指定光斑的设计方法和实例。结果表明,在实际通信环境中,通过选取合适的光斑参量可以使振动引起的误码率达到最小,通过调节发射端光学天线参量可以获得指定的光斑参量。对于振动不对称的情况,接收端光斑应该选择为椭圆形。     

双曲正割光束在强非局域对数饱和型非线性介质中的传输特性

从非局域非线性薛定谔方程出发,依据对数饱和型非线性介质中非线性折射率的变化规律,求出了1+1维双曲正割光束在强非局域对数饱和型非线性介质所对应的拉格朗日密度函数的近似表达式。在此基础上,利用变分法得到了光束各参量的演化方程。从光束各参量的演化方程出发,进一步得到了光束各参量的演化规律,并由此得到了一个临界束宽。当光束初始束宽等于临界束宽时,并且从束腰处入射时可以得到稳定的1+1维双曲正割型空间光孤子;在一般情形下,光束初始束宽不等于临界束宽时,得到了束宽振荡的1+1维双曲正割型空间呼吸子。     

用微粒群算法与神经网络实现传感器误差补偿

为减少传感器非线性特性带来的测量系统误差,提出一种采用微粒群算法与BP(Back-propagation)神经网络相结合的方法设计误差补偿环节,将传感器非线性特性改造成为与实际物理过程相一致的不失真的线性特性,从而减小非线性误差。在电感微测仪位移测量系统实验中,采用PSO(Particleswarmoptimization)算法训练后,网络的BP算法收敛速度很快,且精度高,在经过120次学习后,误差平方E<0.001。     

非线性灰度变换算法在红外测温系统中的应用

在红外测温系统中,针对传统线性灰度变换带来的测温误差,提出一种非线性灰度变换方法。该方法以探测单元非线性响应模型为基础,建立了非线性响应输出灰度值与温度值的计算公式,以解决输出动态范围小,线性灰度变换带来的测温误差大的缺点。理论分析表明:非线性灰度变换算法能够有效提高红外成像系统的测温精确度,在实际工程中具有较大的应用价值。     

轴棱锥非圆对称加工误差对贝塞耳光束质量的影响

在惠更斯-菲涅耳衍射积分理论和稳相法的基础上,分析了轴棱锥非圆对称加工误差对其所产生的零阶贝塞耳光束(J0光束)质量的影响,对CCD拍摄的贝塞耳光斑图样进行了数值模拟。计算结果指出,当轴棱锥的截面为圆对称的理想加工时,轴棱锥产生的光场分布为近似理想的零阶贝塞耳光。当存在非圆对称加工误差,且截面为椭圆形时,衍射光斑将偏离J0光.随着椭圆半长短轴之差的增大,偏离程度增大。实验结果和理论模拟吻合得很好。