对称双圆孔傅里叶变换干涉条纹法测焦距

提出用照相缩微法制作一个小孔距对称双圆孔作为待测透镜傅里叶变换输入函数,利用其傅里叶变换频谱面上的干涉条纹间距的测量值计算透镜焦距。该法装置简单,调节方便,测量精度较高。分析了测量原理和测量误差,并给出了与理论分析相符的结果。     

分数傅里叶变换频谱干涉法测量透镜焦距

对两相同物体同时实施分数傅里叶变换,通过测量其频谱干涉的条纹间距获知透镜焦距。该方法装置简单、操作方便、测量精度高、易于自动化处理,在光学测量中具有实用价值。     

基于迈克耳孙干涉仪的凝视型激光告警系统设计

设计了一种基于迈克耳孙干涉仪的凝视型激光告警系统,理论分析了系统定向精度和滤光片透射率的变化规律。结果表明,入射激光经过告警系统后,形成环形干涉条纹,根据条纹中心的坐标和条纹间隔可解算入射激光的方向和波长;在探测器像元尺寸固定的情况下,系统的定向精度由光束变换透镜和球面反射镜焦距的比值决定,定向精度随该比值的减小而提高;告警系统滤光片的透射率取决于变换透镜的焦距,当变换透镜焦距为鱼眼镜头焦距10倍时,滤光片对系统入射角为0°~90°范围内激光的透射率为90.0%~87.5%,这保证了系统对各角度的入射激光都有较高的探测灵敏度。     

单缝分数傅里叶变换的透镜单色焦距测量

透镜的单色光焦距是激光应用中的重要参数。概括了分数傅里叶变换的基本原理,讨论了利用分数傅里叶变换测量透镜焦距的实现方法和技术特点,提出了一种利用单缝的分数傅里叶变换测量透镜单色光焦距的实验方案,并给出了相应的程序设计思路。该方法自动化程度高,操作灵活,易于实现。     

基于M-Z干涉的相干高斯光束远场干涉图样研究

为了使远场相干光斑分布及干涉图样的条纹间距和条纹对比度满足激光主动相干探测的要求,对基于马赫-曾德尔干涉原理的相干光发射装置发出的相干高斯光束在远场的扫描相干光场分布特性进行了分析,推导了高斯光束远场扫描相干光场的解析光强分布公式,得到了高斯光束远场扫描干涉图样。利用物理光学相关原理推导了远场的相干光光程差、干涉图样的条纹间距以及条纹对比度的表达式。数值仿真分析了马赫-曾德尔干涉光发射装置的分束镜旋转角度、探测距离和扫描角速度对远场相干光强分布特性的影响,得到了这几个物理量之间的定量关系。结果表明,远场扫描相干光强分布主要受到分束镜旋转角度、探测距离和发射装置扫描角速度等参量影响;干涉光发射装置的分束镜旋转角度同时影响远场接收屏上干涉图样的条纹间距及条纹对比度。该研究结果对实际探测中如何选取分束镜的旋转角、使其在满足条纹间距目标尺寸要求的前提下,适当调节旋转角度,获得尽可能大的条纹对比度是有帮助的。     

用快速傅里叶变换精确测定激光波长

针对激光干涉条纹间距难以精确测定的问题，文中提出了采用快速傅里叶变换精确测定条纹间距和激光波长的方法，介绍了测量系统的结构组成、工作原理和测试结果。     

激光二极管端面抽运固体激光器的热效应和热透镜焦距测量

激光二极管(LD)端面抽运固体激光器的热效应是影响激光输出特性和系统综合性能的重要因素,因此准确的热透镜焦距测量是谐振腔设计的重要前提。从热传导方程入手,计算了LD端面抽运晶体的温度梯度分布,求出探测光束经过晶体后的相位差分布,通过傅里叶变换得到探测光的夫琅禾费衍射图样。基于上述理论模型,提出了一种利用探测光的夫琅禾费衍射图样测量热透镜焦距的新方法,可实时在线测量。由夫琅禾费衍射图样求出光程差,进而由光程差可求出激光晶体的热透镜焦距。实验测量了激光晶体的热透镜焦距,并与非稳腔法实验数据进行对比,证明了这种方法的可行性。     

基于傅里叶变换的干涉条纹对比度增强算法

论述了一种干涉条纹对比度增强的算法.将二维离散傅里叶变换后得到的干涉条纹图像频谱分布,应用带通滤波器滤波.滤波过程中,在保持通带内相位谱不变的条件下,增大了通带内幅频谱的值.然后对滤波后的频谱分布进行逆二维离散傅里叶变换,可得到对比度增强后的干涉条纹图像.实验表明,该方法在保持干涉条纹中心线空间位置不变的情况下,可以有效地增强干涉条纹的对比度.     

用快速傅里叶变换法分析超高斯反射镜腔的光场分布

常规非稳腔由于输出耦合镜硬边光阑的衍射效应而影响了激光输出。使用非均匀反射镜，可以起到软边光阑的作用，改善了输出光束的光场分布特性。高斯分布反射镜已经被广泛应用，超高斯分布反射镜的提出是对非均匀反射腔的一大改进。快速傅里叶变换(FFT)方法是计算激光腔光场分布的一种方便快捷的方法，利用快速傅里叶变换方法分析了超高斯反射镜腔的腔内三维光场分布情况，并模拟了热透镜焦距变化时腔内光场分布的变化。然后分别在空腔和考虑热透镜效应的情况下对输出光束的光场分布进行了理论模拟，并讨论了热透镜效应对输出光场分布的影响。     

利用数字全息干涉术测定材料的泊松比

根据数字全息干涉术的基本原理，利用CCD分别记录物场状态变化前后的无透镜傅里叶变换全息图。通过数值再现分别得到不同状态下物场的复振幅分布，从而直接得到不同状态下物场问的干涉条纹图样。如果该物场是由板状试样的离面弯曲引起的，则通过测量干涉条纹图样中相同相位条纹的渐近线之间的夹角，即可确定出材料的泊松比。实验证明该方法简单易行，尤其适合对光学粗糙表面、小泊松比或小尺寸的试样进行全场测量，测量结果具有良好的重复性，较高的灵敏度和精度。     

莫尔条纹同向法测量透镜焦距

本文利用干涉条纹和Rochi光栅形成的莫尔条纹在离透镜2倍焦距方向不变的原理测量凸透镜焦距。该法精度高,操作极其简单。     

低频液体表面波的激光干涉测量

对于频率为几十赫兹的液体表面声波,提出了一种激光干涉测量方法,并在实验上观察到了反射光所形成的稳定的、清晰的调制干涉图样,干涉图样被限制在一定的空间区域内,其强度分别在两边界位置达到极大,形成了两个极亮点.理论上导出了调制干涉图样光强度、干涉条纹角宽度、干涉区域角宽度与表面声波之间的解析关系,并与实验数据进行了对比.基于这一发现,建立起一种适应测量低频表面声波特性及表面张力的实用方法.     

激光回馈纳米级宽度干涉条纹

一般的干涉现象为“反射镜每移动半个波长,出现一个干涉条纹”。介绍了利用激光回馈获得纳米级宽度干涉条纹的方法。系统构成:He-Ne激光器,使用近于全反射的球面介质镜作激光器的回馈镜,且该回馈镜法线和激光束夹分量级的小角度。回馈镜沿激光束位移移动时,激光器的功率发生周期类正旋波动,即产生回馈干涉条纹。回馈镜离激光器越近,条纹越窄,以至于半波长位移中出现40个条纹。对波长为632.8 nm的He-Ne激光器而言,每个条纹宽度为7.91 nm。同时,当回馈镜的运动方向发生变化时,激光的偏振态将在两个正交的方向之间发生跳变。利用此效应,可以实现纳米分辨位移测量和回馈镜运动方向的识别。     

一种基于Abel变换的温度场重建方法

光学干涉测量通常以干涉条纹的形式显示被测对像的信息,如何从干涉条纹中获得被测流场的投影数据是重建流场的首要问题;本文提出获取流场折射率投影数据的一种方法,该方法是根据干涉条纹位移量和折射率的Abel变换关系式,将被测流场分割成不等间距的若干个圆环,使得在每一个分割间距内恰出现一条条纹,则条纹密集处获得数据点多,保证了重建的精度;通过计算机模拟验证了该方法不仅简单易行,而且获取的折射率分布的精度高;最后将该方法应用到轴对称温度场中,由折射率重建了三维温度分布。     

基于涡旋光与球面波干涉的微位移测量研究

基于涡旋光与球面波的干涉原理,提出一种物体微位移的光学测量方法。改进马赫泽德干涉光路,其中一束光照射至空间光调制器产生涡旋光束作为参考光,另一束光经透镜变为球面波后照射至物体上,两束光干涉后干涉条纹呈螺旋状分布。当物体发生微小位移时两束光的光程差改变,螺旋干涉条纹发生旋转,通过干涉条纹的旋转角度可以确定物体的微位移量。经理论分析、仿真和实验证明:基于涡旋光与球面波干涉螺旋条纹旋转角度的变化能够实时监测物体位移量的变化,同时可以有效计算物体的微位移。实验中,测量物体的产生位移量为27 nm,通过涡旋光与球面波干涉螺旋条纹旋转角度的变化实际测得物体的位移为25.75 nm,误差为1.25 nm。     

光纤傅里叶光谱仪干涉图均匀抽样方法

提出了一种干涉图均匀抽样的新方法.采用高速数据采集卡同时采样参考光信号和测试光信号,依据参考光信号与采样点数和测试光信号与采样点数的关系对测试光信号重新抽样得到等光程间隔采样的干涉图.数值仿真和实验研究表明:干涉图均匀抽样法实现了光纤傅里叶变换光谱仪干涉图的等间隔采样,消除了附加的谱线可用于傅里叶变换光谱仪的采样系统中,尤其是在短波段干涉光谱仪中有很强的优势.     

用干涉滤波技术实现图像相减

本文提出了一种用干涉及滤波技术实现图像相减的简单方法。将两相减图像放在透镜的前面,在平行光照射下,在透镜的后焦面上得到两图像的傅氏谱的干涉,通过适当的滤波,可滤去图像的相同部分,从而在输出得到它们的相减。     

Propagation properties of controllable dark-hollow beams through fractional Fourier transform systems

Based on the definition of fractional Fourier transform(FrFT) in the cylindrical coordinate system,the propagation properties of a controllable dark-hollow beam(CDHB) are investigated in detail.An analytical formula is derived for the FrFT of a CDHB.By using the derived formula,the properties of a CDHB in the FrFT plane are illustrated numerically.The results show that the properties of the intensity of the beam in the FrFT are closely related to not only the fractional order but also initial beam parameter,beam order and the lens focal length of the optical system for performing FrFT.The derived formula provides an effective and convenient way for analyzing and calculating the FrFT of a CDHB.