光学元件面形的环路径向剪切干涉检测方法研究

提出了将环路径向剪切干涉(CRSI,Cyclic Radial Shearing Interferometry)术应用于光学元件面形检测的新方法.设计了基于环路径向剪切干涉检测光学元件面形的光路系统.根据环路径向剪切干涉法的波前重建算法,模拟计算了任意波前的重建情况,同时在基于开普勒望远系统的环路径向剪切干涉仪上实际测量了一个已知光学元件的面形.结果表明,文中提出的波前重建算法和采用的光路系统可用于实际光学元件面形的准确检测,系统的重复性也得到了研究.     

宽光谱范围干涉检验术

点衍射干涉仪的一种新技巧可使劳仑斯·伯克利实验室X射线光学中心的研究人员在可见光到X射线波长的宽光谱范围里精确测量光学元件。对简单系统所作的试验已显示非常优良的可重夏性。在普通点衍射干涉仪中，针孔由于使相干照明衍射成球面参考波前（图1），消除了参考表面的需要。含有针孔的半透明拥模安装在待检光学元件焦点附近。直接通过该针孔膜的光对检验光学元件照明，产生检验波前，该波前又与球面参考波前干涉。以后的条纹分析给出了有关检验表面质量的信息。这种普通设计有两个特有缺点。产生的参考波前的针孔限制了参考波强度，这…     

锥形表面反射波前干涉术

在高能激光器设计中,提出采用新的先进的光学元件。具有典型代表的元件有锥面、反射式轴向镜(refaxicon)和W形锥镜(waxicon)。这些光学元件不属空间不变(等晕)光学系统,因为径向曲率半径以及径向的光学能量随入射到光学表面的光线高度而变化。这些光学元件的非线性特性不可能用典型的线性等晕光学系统理论来论述。这些元件的非线性特性要求对干涉术进行待殊的考虑。通常用三种干涉仪作表面干涉测量仪,即合曼—格林干涉仪、剪切干涉仪和斐索干涉仪。除剪切干涉仪外,所有的干涉仪都要求高质量输入波前和高质量参考表面,用多次曝光干涉图和三个近于相同的参考面.表面测量量可能达到的精度约为λ/100。     

光学相控器件调制误差对干涉投影条纹的影响

以马赫泽德干涉光路结构为基础,采用电光材料的光学相控技术产生用于光学形貌测量的干涉投影条纹。为了研究电光晶体作为光学相控器件的相位调制误差对干涉条纹质量的影响,建立了电光晶体对干涉条纹质量的模型,分析晶体折射率、平面度与波前调制的关系及其对干涉条纹质量的影响。仿真结果表明,电光晶体调制误差会影响干涉条纹质量。理想平面度下晶体折射率的畸变会使干涉条纹变形,折射率离散化阶数直接影响投影条纹的高次谐波成分,甚至导致投影条纹严重失真;折射率理想的情况下,晶体平面度的差异也会造成干涉条纹不同程度的形变。     

利用光栅实现二维波前延拓剪切干涉的设计

提出一种新的二维波前延拓剪切干涉的实验装置,利用光栅滤波实现波前延拓剪切干涉,大大简化了光学装置,为波前延拓剪切干涉的实用化提供了新思路。     

径向剪切干涉波前重建算法和不同倍数下重建精度的研究

提出一种新的基于循环式径向剪切干涉术的波前重建算法 ,以此模拟计算了不同放大倍数下波前的还原结果与还原精度 ,得出不同放大倍数下采用本算法都能还原出原始波前且还原精度相差不大的结论。同时在基于伽利略望远系统的循环式径向剪切干涉仪上测量了激光系统输出中存在台阶结构的畸变波前 ,得出了与此基本一致的结论。     

全息位相差放大技术研究进展

位相差放大技术是提高位相分辨率和测量精度的一种手段,在干涉计量领域,可用来检测光学元件的微弱畸变和由于物场变化引起的系统位相的变化等.本文介绍了位相差放大基本原理和研究进展.     

利用声光调制器进行错位外差干涉测量

一、前言 外差干涉测量法能测量高精密透镜象差,表面形状和形变、振幅、速度等。其频率彼此靠扰的波前相干涉而产生一电差频信号,差频信号的相位与两波前之间的光程差成正比。山于信号相位与参考信号同步,因而测量精度约为2π/100rad。可用移动光栅、旋转波片或超声光调制器作为频移器件。 利用光栅的错位干涉测量法已在Ronchi试验中用于测量透镜象差。现在又提出了错位外差干涉测量法,它利用移动光栅使待测波前产生频移和空间错位。这些错位外差干涉计用于自适应光学元件中的波前校正和镜面的形状测量。     

径向剪切干涉测量激光光束波前的研究

详细论述了环路径向剪切干涉（cyclic raial shearing interferometry,CRSI）测量激光光束波前的原理,介绍了傅立叶变换空间载波条纹相位提取方法,以及畸变波前的重建算法,给出了数值仿真结果,并且进行了实验研究,验证了该方法的有效性.     

采用梯形棱镜波前分割的激光干涉光刻技术

光学光刻技术在微细加工和集成电路(IC)制造中一直是主流技术。随着IC集成度的提高,要求越来越高的光刻分辨力,但光学光刻的分辨极限受光刻物镜数值孔径(NA)和曝光波长(λ)的限制。激光干涉光刻技术具有高分辨、大视场、无畸变、长焦深等特点,其分辨极限为λ/4,在微细加工、大屏幕显示器、微电子和光电子器件、亚波长光栅、光子晶体和纳米图形制造等领域有广阔的应用前景。阐述了激光干涉光刻技术的基本原理。提出了一种采用梯形棱镜作为波前分割元件的激光干涉光刻方法。建立了相应的曝光系统,该系统可用于双光束、三光束、四光束和五光束等多光束和多曝光干涉光刻。给出了具有点尺寸约220nm的周期图形阵列的实验结果。     

利用激光全息干涉法测量微小机械变形方向

提出用可分离双参考光两次曝光全息测量物体变形方向的方法。设计的光路系统用两个平面反射镜将一束扩展激光束分成两束参考光和一束物光,籍此记录物体变形下的可分离双参考光两次曝光全息图。该全息图再现的两个像的图层可以被分离,再现的全息干涉图上的条纹可通过改变曝光次序和微位移再现参考光虚点光源的位置而移动。物体变形方向、干涉条纹移动方向和反射镜位移方向以及曝光次序之间有确定的关系。该干涉图含有物体变形方向和位移数值两种信息。从理论上重点分析了物体变形方向信息所遵循的基本规律,并由此得出了测量物体变形方向的方法。最后给出了实验结果。实验表明提出的方法和理论是正确的,物体变形方向的检测正确率可达100%。     

利用激光测量弹性薄板动态响应研究

采用动态全息干涉法,对弹性薄板受水中冲击波作用下的动态响应进行了研究。采用 红宝石双脉冲激光器,实现了动态全息干涉法测量,即两次曝光全息干涉法。设计了反射式动态干涉全息法测量光路,测量了弹性薄板受水中冲击波作用产生的横向变形(弯曲波) ,根据爆炸后不同时间的干涉条纹图,求出了挠度分布图。     

圆柱形冲击波会聚过程的观测

利用二次曝光全息干涉仪，对圆柱形冲击波会聚过程的不稳定性进行了观察，得出了有价值的结论。     

Multiple-pass nondiffuse holographic interferometry

The sensitivity of nondiffuse double-exposure holographic interferometry can be increased for the case of transparent experimental media if the test beam of the interferometer is multiply passed through the experimental medium. This can be accomplished with fairly high spatial resolution if the experimental medium is placed within a lossy optical cavity. The cavity serves to generate a number of component test beams, each one having passed through the experimental medium a different number of times. If the cavity is sufficiently long that successive test beam components are no longer mutually coherent, an off-axis hologram can be formed with a single component by matching the path lengths of the reference beam and the test beam component in question. This allows one to record double-exposure holographic interferograms with increased sensitivity. An experimental arrangement that has produced interferograms with six times the normal sensitivity is described, and the limitations of the technique are discussed.     

基于光纤导光的数字全息微形变测量系统

建立基于光纤导光的数字全息干涉微形变测量系统,首先,利用1×2单模光纤耦合器将激光源输出光分为照明光和参考光,实现光路结构简单、紧凑和稳定性好;然后,通过短焦距和长焦距准直透镜分别对照明光和参考光进行准直扩束,使得参物光强度接近1∶1,从而获得高信噪比的数字全息图。利用基于数字全息的双曝光方法对钢板的波长量级微形变进行实验测量。通过全息记录、再现及相位解包裹得到高精度的测量结果。实验结果表明,建立的基于光纤导光的数字全息微形变测量系统具有光路简单、稳定性好等特点,而且测量精度高。     

基于彩色数字全息的透镜焦距检测

为了实现对凹凸透镜焦距的精准测量,采用彩色数字全息方法进行理论分析和实验验证,取得了与标称值相差1%的数据结果。结果表明,采用数字全息干涉测量方法是可靠的,可以获得与用透镜标称值重构相同的效果。该研究对数字全息波前的重建有帮助。     

利用铁电晶体四波混频的光学无损检测

本文描述了一种利用铁电晶体简并四波混频的实时二次曝光法。该方法利用这种晶体的介电弛豫时间检测相位物体的不均匀性。文中给出了较详细的有关理论分析和公式推导,并且对实际玻璃样品进行了测量,验证了该方法的可行性及实用性。     

折射率匹配液的稳定性及其对全息记录与再现的影响

用全息干涉计量的方法测量三维应力场分布要用到折射率匹配液,但它对系统的成像及稳定性会有影响,因此有必要对该影响进行专门研究。在理论分析的基础上设计并完成了实验研究,用加折射率匹配液前、后,以及加折射率匹配液后不同时间记录的数字全息图重构再现像,并比较这些再现像的成像位置和相位后发现:折射率匹配液会减小再现像的重构距离,但不改变全息再现像的大小,且折射率匹配液需大约15 h才能稳定。     

精密测量微小转角的数字全息方法及应用

微小转角的精密测量在工程应用中具有重要的意义。为了更精确地测量微小角度,采用一种数字全息、干涉计量2次曝光法和图像处理测量微小转角的方法,进行了理论分析和实验验证,利用该方法测量了钢丝的杨氏模量,取得了误差仅为1.1%的数据。结果表明,此方法精度高、可操作性强,具有广泛的实际应用价值。这一结果对今后设计更完善的测角仪是有帮助的。     

径向剪切干涉波面重构的数值模拟分析

径向剪切干涉仪所采集到的干涉图并不直接反映原始待测波面信息,为了获得原始待测波面信息,波面重构是必要的。推导了波面重构的迭代算法,并用Matlab分别对径向剪切中不同迭代次数、不同剪切比的波面重构迭代算法进行了数值模拟,得出以下结论:合适的剪切比可以简化迭代运算,提高运算速度;与小畸变波面重构相比,残差波面PV值达到相同精度时,大畸变波面重构需要更多的迭代次数。待测波面的PV值大于10时,剪切比应在0.7以上,PV值大于6小于10,剪切比在0.5~0.7之间,PV值小于6,剪切比小于0.5。