电调谐波长移相干涉术

为了实现一体化结构干涉仪的现场数字化检测,提出了一种电调谐波长移相干涉术,通过控制注入电流,调制半导体激光器（LD）的波长,从而实现时域移相干涉。通过优化传统的随机移相干涉模型,采用最小二乘求解线性回归模型迭代算法求解相位,抑制了电调谐的控制精度有限、LD非线性引起的不等间隔移相,以及环境震动引起的各采样点位相变化不同步的干扰。将该方法应用于现场检测的便携式斐索干涉仪上,利用其与Zygo GPI XP/D型干涉仪测量同一块光学平晶,测量结果的峰谷值偏差为9.91 nm,均方根值偏差为5.22 nm,能满足现场定量检测的精度要求。该方法还可以应用于其他类型的激光干涉仪中。     

三步非定步长相移轮廓术研究

移相式相位轮廓术的关键在于相移量的检测、提取。只有正确地提取出相移量才能提高测量的精度，降低测量系统的复杂性。在对非定步长相移轮廓术研究的基础上，提出了一种新的投影栅相位测量方法——三步非定步长相移法，只需相移光栅两步并获取66幅条纹图，即可完成非定步长解调相位的工作。该方法无须精确的相移器，计算过程相对简单并且速度快。并且给出了与Kong-Kim算法实验及计算结果的比较，证明该方法具有较高的精度。     

一种基于非定步长相移相位恢复算法的研究

传统的N步相移技术在实验测量时必须采用精密的移相装置，以获得定步长的相移步进值，当存在相移步进偏差时，就不能够准确地解调出相位，针对这种情况，提出了一种基于非定步长的相移相位恢复算法，能够准确地解调出相位，降低了对移相装置的精度要求，大大提高了测量系统的精度和自动化程度。     

基于误差互补修正的微球干涉测量相位提取方法

针对微球移相干涉测量中系统校准差及离焦引入的线性移相误差对相位信息提取产生的影响及特点,在分析了常用移相算法应用缺陷的基础上,构造了新的五帧算法。该算法对线性移相误差的响应特性与Hariharan算法十分接近,且符号相反。通过两种算法的互补修正,使得相位解算误差理论上较之Hariharan算法降低了两个数量级,大幅提高了定步长移相算法的线性误差抑制能力,且避免出现类似任意步长算法奇异相位解的异常情况,运算更为简洁。最后通过测量实验验证了提出的误差互补修正相位提取方法的可行性和有效性。     

可见光移相点衍射干涉仪的测试误差分析

为了实现对极紫外光刻投影物镜非球面反射镜的超高精度检测,引入了可见光移相点衍射干涉仪,介绍了其工作原理,并采用自行设计的十三步移相算法和传统五步移相算法对可见光移相点衍射干涉仪的测试误差进行了详细的理论分析及仿真计算,分析结果证明了十三步算法优越性的同时,也给出了要实现干涉仪的超高检测精度应该限定的测试组件的性能参数。为了验证可见光移相点衍射干涉仪及十三步算法的切实可行性,搭建了原理实验装置,通过40次重复测量取平均值的方法获得被检元件面形。实验结果表明:十三步算法和五步算法的结果相近,但十三步算法的重复性优于五步算法。采用十三步算法,在所构建的实验装置上实现了RMS值优于λ/10 000(λ=632.8 nm)的检测重复性。     

基于非定步长相移恢复算法的误差分析

给出了在非定步长算法中使相位测量误差达到最小的一个最佳的相移步长。匹配范围:180°<Φ1<270°,90°≤Φ2≤180°;指出了即使相移步长不在此匹配范围内,应用该算法的相位测量精度亦能达到μm级。同时对非定步长算法与Stoilov算法进行了误差比较分析。经分析表明,该算法的性能优于Stoilov算法。     

台阶法标定干涉仪频率响应函数

大口径移相干涉仪在检测空间频率为毫米甚至亚毫米量级的相位误差时, 存在部分空间频率的相位误差失真效应。因此, 必须对大口径移相干涉仪的频率响应函数进行标定,以保证检测数据的真实性。引用评价参数-功率谱密度, 重点研究了干涉仪频率响应函数的实验标定。在理论上建立标定干涉仪频率响应函数的数学模型, 讨论了两种标定方法—正弦相位光栅法和台阶法, 分析其各自的优缺点, 综合比较后确定台阶法作为实验方案。深入研究台阶样品可以作为标定用标准台阶的条件, 即台阶阶跃的陡峭程度与台阶信噪比的选择, 探讨了台阶法标定干涉仪频率响应函数的可行性; 设计、制作了高精度的台阶相位板, 结合实验对干涉仪的频率响应函数进行标定测量, 给出有关曲线; 最后分析了几种误差源对干涉仪频率响应函数标定结果的影响及其消除方法。     

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。     

基于线性移相误差的[WT《A》]N步移相算法

移相误差是影响移相干涉术测量精度的主要来源,针对移相器的线性移相误差,文中提出一种新型的移相干涉术算法-N步移相算法。该算法通过最小二乘法估计出移相器做等步移相时的实际移相相位,利用上述估计值代入相位计算公式获得被测物体的相位分布。同时对该算法进行仿真研究,其结果表明,算法能准确地估计移相相位,获得被测物体的精确相位分布,并可实现λ/100的高精度测量,且在测量精度上明显优于其他算法。     

Optimal WDM schedules for optical star networks

We consider single-hop wavelength-division multiplexed networks in which the transmitters take a nonzero amount of time, called tuning latency, to tune from one wavelength to another. For such networks, we show that, under certain conditions on the traffic matrix, there exist polynomial-time algorithms that produce the optimal schedule. Further, the tuning latency is masked in the length of the optimal schedule. Using Chernoff-Hoeffding bounds, we show that the condition on the traffic matrix is satisfied with high probability when the wavelength reuse factor is large, i.e., the number of nodes is large compared to the number of wavelengths. Simulation results show the dramatic improvement in the performance of the network using our algorithm as compared with other heuristics     

全视场外差移相双波长干涉面形检测技术

双波长干涉检测技术可以实现高动态范围与高测试精度的兼顾,是一种极具潜力的检测技术,用于干涉检测的压电位移机械移相技术存在着一些问题,使用全视场外差移相技术,低频差的外差光源与面阵探测器采集帧率相配合,相较于传统的压电位移机械移相技术,可以同时保证不同波长的移相精度,简化移相的复杂度,且可以方便实现多步移相。提出了全视场外差移相双波长干涉测量技术,并搭建了全视场外差移相双波长干涉测量系统,测试了在边缘最高偏离顶点球13 μm的非球面以及高度为(1.3±0.1) μm的台阶,经过实验验证其非球面面形PV测试精度为λ/3.53 (λ=633 nm),面形PV测试重复精度为λ/77.38,面形RMS测试精度为λ/14.16,面形RMS测试重复精度为λ/919.10,台阶高度测试精度为λ/16.19,测试重复精度为λ/311.85。     

Tunable light source using a liquid-crystal Fabry-Perot interferometer

A tunable light source with a liquid-crystal Fabry-Perot interferometer (LC-FPI) tuning element that emits a laser beam with a tuning range of 41 nm has been constructed. Incorporating a multiple quantum well (MQW) laser diode with a phase control (PC) section enables the selection of almost all external modes. Stable single-mode emission is obtained for the region, except where the slope of the lasing wavelength versus applied voltage to the liquid crystal is quite large.<>     

干涉型光纤传感器相位漂移的无源解决方法

相位漂移是干涉型光纤传感器实际应用中遇到的关键问题之一。提出了一种基于线性控制原理的无源解决方法,利用干涉仪的输出信号得到一个误差信号对光源波长进行调节,在非平衡干涉仪中产生一个补偿相位,对各种噪声引起的相位漂移进行补偿,从而使干涉仪一直工作在最灵敏的地方,实现了无源线性检测。搭建实验系统,利用该方法对某一干涉型光纤水听器进行了测试,结果表明该光纤水听器被很好地控制在正交工作状态,获得了稳定的输出信号。在20~2500 Hz频率范围内,该光纤水听器的声压灵敏度为-156.5 dB(0 dB=1 rad/μPa),频响波动<±1.2 dB,与采用相位载波(PGC)调制解调方法测得的结果一致,从而验证了该方法的可行性。     

机载ESM对固定辐射源的有效定位方法

当机载ESM定位系统的干涉仪的基线长度较短,传统的相位差变化率无源定位方法很难取得满意的定位效果,所以结合机载ESM传感器的特点,提出了基于方位角的迭代最小二乘定位算法,然后用Kalman滤波对迭代最小二乘对固定辐射源估计结果进行优化,当方位角比较大时,可以通过坐标旋转变换来提高了该算法的定位性能。Monte-Carlo仿真及结果分析进一步说明该算法具有收敛速度快,有效张角大,定位精度高,更具鲁棒性的特点。通过分析,该算法在军事应用中具有很好的前景。     

Power spectral density measurement for large aspheric surfaces

To ensure the safe and normal operation of the whole optical system, it is important to test and evaluate the quality of optical components. The article explores the advantages and disadvantages of general parameters used in aspheric surface testing, the composition of the system,the principle of operation and the design of related power spectral density (PSD) software used in testing large aspheric surfaces with Shack-Hartmann and phase shifting interferometer. The results indicate that PSD can give the spatial frequency distribution of the wavefront aberration when large aperture phase shifting interferometer is used as an instrument to test the wavefront, and this can also be applied as an evaluation standard in testing the quality of optical components. In addition, this paper describes the test results of optical components in the size of 64 mm× 64 mm.     

一种对三维固定辐射源的机载单站无源定位方法

采用了一种基于机载干涉仪坐标系的定位算法,可以利用干涉仪系统测量出的时差和相位差变化率对三维空间中的固定辐射源实现瞬时定位。针对测量误差较大的情况,指出应通过多次测量进行统计处理来提高定位精度,并引入了一种新的滤波估计算法UKF,最后给出了单次测量定位和多次测量滤波的仿真结果和结论。     

影响干涉仪测向接收机测向精度的因素分析

在干涉仪测向接收机中,相位测量误差是影响测向精度的关键因素。立足多通道干涉仪测向接收机,分析了通道一致性、基线倾角、解模糊算法等影响干涉仪接收机测向精度的几个因素,针对不同因素提出了改善性的方法,在实际工程应用上具有一定的指导意义。