用于相位缺陷检测的动态泰曼干涉仪

为了实现光学元件相位缺陷的大视场、高分辨率、动态检测,设计了一种动态泰曼干涉仪。该干涉仪采用短相干激光器结合迈克耳孙干涉结构产生1对相位延迟的正交偏振光,以此作为光源,通过匹配偏振型泰曼干涉仪干涉腔的相位差,补偿参考光与测试光之间的相位延迟。利用偏振相机瞬时采集4幅移相量依次相差π/2的干涉图,通过移相算法即可求解得到相位缺陷的信息。利用平面波角谱理论进行仿真,分析了二次衍射对测量结果的影响;利用琼斯矩阵法分析了偏振器件误差对测量结果的影响。实验检测了1块激光毁伤的光学平板,测试结果与Veeco NT9100白光干涉仪测量结果相比,相对误差为2.4%。此外,采用所述方法对强激光系统中光学平晶的相位疵病进行检测,测试结果显示波前峰谷值为199.2nm。结果表明,该干涉仪能够有效应用于光学元件相位缺陷的检测。     

短相干光源偏振移相Fizeau干涉仪的实验研究

研究了一种偏振移相Fizeau干涉仪,以中心波长为650nm的多纵模半导体激光器作为光源,利用光源短相干特性和一套偏振延迟装置分出一对偏振方向正交参考光和测试光,采用巴比列-索列尔补偿器作为偏振移相器,采集四幅移相干涉图按照传统移相算法图,测试了一块平行平板的前表面面形。PV值为0.0682λ,RMS值为0.0127λ。该方法的优点是移相精度高,移相时无须推动参考镜,可适用于大口径系统的干涉测试,同时消除了多表面干涉杂散条纹的影响。     

光干涉方法在角度偏差测量中的应用

介绍了应用光学干涉原理测量棱镜光学平行差的方法.棱镜可等效展开为玻璃平板,其入射面与出射面的光程差恒定,通过波长调谐方法,改变等效玻璃平板之间的位相差,从而用移相干涉术测量了光学棱镜的光学平行差.介绍了一种立方体玻璃90°偏差测量的新方法,斐索干涉仪的测试光束以45°入射到立方体玻璃内,入射波面经立方体90°二面角自准直反射,与干涉仪参考波面相干形成干涉图.分析了干涉波面与立方体玻璃二面角误差之间的关系,并通过移相式干涉仪给出了实测结果.     

偏振干涉法测量晶体应力双折射精度分析

为实现晶体材料应力双折射精确测量,提出了一种以偏振干涉法为基础的测量方法,采用楔形样品避免了样品厚度可能引起的测量错误.利用椭圆偏振光理论和琼斯矩阵,推导了检偏器旋转定位精度、四分之一波片相位偏差和待测样品方位角误差对测量结果--最小可探测光程差所引入误差的解析表达式.误差分析结果表明:检偏器旋转定位精度引入的光程差测...     

基于光开关的单光谱仪频域偏振光学相干层析成像系统

提出一种基于光开关的单光谱仪频域偏振光学相干 层析成像(PSOCT)方法。在参考臂通过1×2路光开 关把参考光分成两路,并在其中一路光路中放置1/4波片(QWP),从而在参考臂构建出一对正 交的偏振光。 利用光开关进行参考臂正交偏振光不同通道的选择,水平和垂直偏振光轮流返回与样品光发 生干涉, 实现偏振干涉信息的分时探测,再通过探测到的两路偏振干涉信息计算得到测量样品的相位 延迟图以 及强度图。本文方法实现了偏振光学相干层析成像系统的单光谱仪探测,得到了离体鸡脚蹄 筋组织的强 度图以及相位延迟图,能够实现高速偏振成像。     

光纤F-P传感器偏振互相关解调中光楔参数的影响研究

对光纤法布里-珀罗(F-P)腔长偏振互相关解调法中的双折射光楔进行了理论和实验研究,建立了双折射光楔对干涉光程差影响的数学模型,并进行了数值仿真。仿真结果表明,当楔角为4°时,要保证楔面内任意点处的光程误差在15nm以内,入射角应小于0.3°,光楔光轴倾斜应小于0.8°,楔面垂直度误差应小于0.15°。采用光楔进行了偏振光干涉实验,实验干涉条纹与理论条纹基本一致,实验干涉条纹的倾斜度与理论倾斜度相差0.02°。     

保偏光纤模式耦合分析及其相干检测

当保偏光纤存在结构不均匀或者受到外部扰动时,将使其内部传输的一部分偏振光耦合到与其正交的偏振态上去。分析了保偏光纤内偏振光模式耦合的原理,给出了基于白光干涉法的偏振模式耦合检测方法,并用迈克尔逊干涉仪对保偏光纤的偏振模式耦合的耦合强度和耦合点发生的空间位置进行了测试。通过步进电机控制迈克尔逊干涉仪扫描臂的反射镜移动,改变干涉仪两臂之间的光程差,来补偿由于偏振耦合而形成的两偏振光从保偏光纤出射时的光程差,实现了对偏振耦合的测量。为提高检测系统的灵敏度,需提高输出信号的信噪比,对光源发出的光进行高频调制,通过频谱搬移和相干解调,有效地抑制了各种干扰和噪声,使输出信号的峰值信噪比提高了5.1 dB,耦合强度测试最小值也由-57.6 dB提高到-62.7 dB,增强了测试系统检测微弱偏振耦合的能力。     

非平衡光纤Mach2Zehnder干涉仪偏振衰落及相位噪声分析

研究了非平衡光纤MachZehnder干涉仪因两束干涉光偏振态变化引起的偏振衰落和相位噪声问题。运用波导耦合理论和光纤偏振光传输理论,通过详细的推导,得到非平衡光纤MachZehnder干涉仪输出光强、可见度以及相位噪声的表达式,分析了干涉仪可见度、相位噪声与干涉仪输入光偏振态之间的关系,提出抑制偏振衰落和相移噪声的方法。     

非平衡光纤Mach-Zehder干涉仪偏振衰落及相位噪声分析

研究了非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪因两束干涉光偏振态变化引起的偏振衰落和相位噪声问题.运用波导耦合理论和光纤偏振光传输理论,通过详细的推导,得到非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪输出光强、可见度以及相位噪声的表达式,分析了干涉仪可见度、相位噪声与干涉仪输入光偏振态之间的关系,提出抑制偏振衰落和相移噪声的方法.     

非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪偏振衰落及相位噪声分析

研究了非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪因两束干涉光偏振态变化引起的偏振衰落和相位噪声问题。运用波导耦合理论和光纤偏振光传输理论，通过详细的推导，得到非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪输出光强、可见度以及相位噪声的表达式，分析了干涉仪可见度、相位噪声与干涉仪输入光偏振态之间的关系，提出抑制偏振衰落和相移噪声的方法。     

大口径波片空间相位延迟量误差研究

波片相位延迟量的常用检测方法只是针对激光光束直径(2 mm左右)的光束测出的平均值,对于大口径波片空间相位延迟量的检测,本文提出基于菲索干涉仪的检测方法,建立了波片的空间相位延迟量误差与干涉图样之间的理论数学模型,理论分析了影响相位延迟量误差主要因素有:光源的光谱宽度、石英晶体的空间折射率分布以及波片的面形误差；利用MATLAB程序编程,进行了数值计算,若要求波片的相位延迟量总误差小于一般波片测试误差1°,则光源的光谱宽度应小于0.2 nm,石英晶体的空间折射率分布误差应小于0.005,面形误差应小于200 nm；实验室搭建菲索干涉仪,选取了口径25.4 mm的石英波片进行测试,测试效果良好,测量精度为0.05°。     

632.8nm高精度移相菲佐干涉仪测量误差分析

为了满足高精度光学系统对光学元件纳米级的检测精度要求,提出了一种理论可实现纳米级测量的632.8nm移相菲佐干涉仪的设计方案。通过对检测凹面和凸面的632.8nm移相菲佐干涉仪的基本结构和测量原理的分析,指出影响干涉仪测量精度的几种主要误差:移相误差、几何结构误差、振动误差、探测器误差(非线性误差和量化误差)、光源误差(波长不稳定和强度不稳定)、空气扰动和折射率变化误差。通过对这些误差理论分析和模拟,量化了各误差对测量精度的影响,其中移相误差、几何误差、振动误差和空气折射率误差影响最为显著。根据测量精度要求和仿真结果,得到实现纳米级测量的干涉仪系统参数和环境参数设置要求。     

Polarization effects in the Sagnac-Michelson distributeddisturbance location sensor

An analysis, based on Jones calculus, is presented of polarization effects in the merged Sagnac-Michelson interferometric sensor for distributed disturbance detection. The nature of birefringence biasing in the Sagnac interferometer is clarified: the cosine-response of the Sagnac interferometer can be biased to a sine-response by introducing birefringence with retardation equal to π/2 in the Sagnac-loop. In addition, the input light should be linearly polarized and both the direction of polarization and the optical axes of the birefringence region should be oriented at π/4 with respect to the plane of the fiber-loop     

低相干光干涉法测量光子晶体光纤延时

对相位敏感型低相干光干涉(OLCR)法延时测量系统进行了理论分析,建立了相关数学模型,搭建了基于非平衡迈克尔逊干涉仪的OLCR测量装置,以掺铒光纤放大器(EDFA)自发宽谱光作光源,对光子晶体光纤(PCF)延时(1540～1560nm)进行测量,取得0.14ps左右的测量精度。利用该系统测量光学元件参数,多采用元件末端面反射光与参考光干涉,但对光纤等器件的延时参数进行测量时,利用透射光会更加方便。     

应用低相干动态光散射检测乳制品品质

提出了一种检测乳制品品质的新方法。利用低相干光源和迈克耳孙干涉仪,结合传统的激光动态光散射技术组成低相干动态光散射装置,通过检测后向散射光场强度的自相关函数的变化来判断乳制品是否变质。以保存在冰箱和室温下的牛奶为样品,检测了从样品中后向散射的单次散射光场强度的自相关函数,并采用CONTIN算法对实验数据进行分析。结果表明,保存在室温下的牛奶在前5天检测到的散射光场强度的自相关函数与保存在冰箱中的牛奶无明显变化,但后2天发生了剧烈变化,意味牛奶已变质,而粒径分布变得更宽,证实了该方法能对乳制品进行品质鉴定。     

径向矢量光场在双延迟器作用下的偏振演化

延迟器作为改变光信号偏振态的一种重要光学器件,具有高偏振变换精度、低成本、算法简单等特点,利用一个1/4波片和一个1/2波片组合可实现对径向矢量光场偏振调制的新方法,采用Jones矩阵算法分析了双波片的调制机理,将光场的偏振演化规律在庞加莱球上表示,并通过实验验证理论分析的正确性,研究结果表明:双延迟器结构可实现对径向矢量光场的复杂偏振调控,并获得光强均匀分布、偏振态有规律分布的矢量光束。     

一种新型的高性能近红外平行光管的研究

采用长焦距单透镜方案,研制了一种新型的高性能近红外平行光管。以单模光纤导出的近红外激光(λ=1053nm)为光源,设计了满足光强均匀性要求的准直物镜焦距,使用新型的近红外消光涂料消除了杂散光的影响,并运用双平板剪切干涉技术完成了平行光管的不可见光束调校。采用自制的1053nm近红外干涉系统测试了平行光管的光学质量,结果表明,准直后的出射光束波面峰谷值(PV)达到0.045λ,光强的均匀性达79.2%。     

基于多波长光学系统结构的透射波前检测

基于多波长波前检测技术的实际需要,设计了多波长激光干涉仪光学结构。结构基于菲索干涉原理,使用分光棱镜集成5个波长的激光光源。通过笼式系统减小了光学结构各部分的同轴误差,采用消色差镜头作为干涉系统的准直系统和成像系统,缩短了调整准直系统行程的同时,也减小了系统内部光学系统的色差。使用该光学结构对光学系统进行测量,采用转换多项式法计算的Zernike系数-波长曲线符合预测结果。多波长激光干涉仪光学结构提高了多波长透射波前的检测效率,有利于多波长透射波前检测技术的工程化和推广,并为新仪器的开发提供了借鉴。     

基于马赫-曾德干涉仪的傅里叶变换光谱仪

傅里叶变换光谱仪现已广泛应用于红外光谱学领域,它也是较为适合对大气温度、湿度、风场以及大气成分进行天基垂直探测的一种遥感仪器。提出了一种基于马赫-曾德干涉仪的傅里叶变换光谱仪。马赫-曾德干涉仪的一组反射镜作匀速直线运动,线性改变两个光学臂之间的光程差,然后平衡探测器对两路干涉信号进行差分检测。通过对光程差线性变化的电信号进行傅里叶变换,可以获得输入光的光谱分布曲线。与迈克尔逊干涉仪相比,马赫-曾德干涉仪在同样光通量输入条件下得到的干涉信号更强,且由非相干强度带来的噪声更小。该结果对于卫星遥感来说十分有利。