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.     

白光干涉仪传递函数的成因分析及其非线性研究

为提高光学表面的功率谱密度检测精度,研究了白光干涉仪仪器传递函数（ITF）的产生机理和标定方法。将白光干涉仪作为非相干成像系统,对正弦表面干涉光强进行Bessel函数展开,通过干涉光强的频谱强度变化研究白光干涉仪对正弦表面高度的作用机理,利用数值仿真计算了白光干涉仪对正弦表面的衰减程度。采用30、80、120 nm高度的台阶标准板对商品白光干涉仪的传递函数进行标定,并提出了一种可靠的ITF计算方法。理论分析、数值仿真和实验结果表明:ITF随表面高度的增加而增大,此时白光干涉仪对表面高度的响应表现出明显的非线性;表面高度小于/10得到的ITF曲线与白光干涉仪光学系统调制传递函数非常接近,白光干涉仪对表面高度的响应接近线性。文中对于白光干涉仪频域传递特性研究和光学表面功率谱密度检测具有重要意义。     

光学元件污染对红外光学系统信噪比的影响分析

红外光学系统直接暴露在外界热环境中,光学元件表面微粒污染的存在将降低红外光学系统的探测性能,严重时还可能会缩短其工作寿命。合理判断光学元件的污染容限并采取适当的镜面清洗及维护措施有利于红外光学系统的良好运行。介绍了红外光学系统中信噪比的计算方法,利用ASAP软件建立了典型红外光学系统的三维仿真模型,研究了信噪比随系统反射镜表面污染程度的变化规律,据此讨论了该红外光学系统中光学元件的污染容限,并分析了元件光学特性对光学元件信噪比的影响。研究结果表明,随着红外光学系统中光学元件表面污染程度的加重,系统信噪比将明显减低;当元件光学特性变差时,为保证低信噪比微弱信号的有效探测,必须严格控制光学元件表面污染微粒的覆盖率,使其表面洁净程度保持在更高的水平。     

光学平行平面平行度的测量方法

光学平行平面的平行度通常根据所要求的精度用干涉仪、准直仪或千分表来测量。现在发明了一种测量不透明的光学元件(例如锗窗)的简单方法。测量不透明的光学元件,常用的可见光干涉测量技术是行不通的。     

车削加工硫化锌晶体工艺

随着硫化锌晶体光学元件在红外光学系统中的广泛应用,对其表面质量的要求越来越高,但由于该材料的脆性特点,很难获得高质量的表面粗糙度。为了获得高质量的硫化锌晶体表面,首先,介绍了基于单点金刚石车床的车削加工与飞切加工的技术原理,以及影响表面粗糙度的因素。然后,通过工艺实验,采用单一变量法,研究了不同参数的金刚石刀具和不同的加工参数对硫化锌平面元件的表面粗糙度的影响。采用显微镜和白光干涉仪对加工表面的质量进行了检测,并反馈了优化加工参数。最后,基于最优加工参数,采用两种加工方式均获得了表面粗糙度Sa为1 nm左右的高质量硫化锌平面光学元件。该研究结果对高质量硫化锌光学元件的研制提供了技术支持,具有广泛的工程应用价值。     

用液晶电视研究径向剪切干涉的近场重建算法

对共光路径向剪切干涉(CRSI)的近场重建算法和LCTV的强度调制特性进行了分析.首先利用CRSI测量了实验中的LCTV强度调制特性的线性区域,然后将LCTV处于强度调制状态下模拟产生一任意强度分布,并使其灰度值限定在它的强度调制线性区域内,再进行径向剪切干涉测量,获取了该强度分布的干涉条纹图.从干涉图中提取出背景强度后,运用环路径向剪切干涉仪的近场重建迭代算法进行运算,得到了模拟光强的近场分布.本文同时对这一近场分布进行了数值仿真与实验研究,并对实验中出现的误差从理论上进行了合理的分析,进一步验证了实验方法的可行性和环路径向剪切干涉仪的近场重建迭代算法的正确性.     

尺寸稳定碳纤维增强式组合反射镜技术

重量轻,高性能光学系统要求通过超轻量光学元件来实现,空间光学元件应具有很高的硬度、重量轻,高质量光学表面有很高热稳定性。美国加里福尼亚州圣迭戈的组合光学系统公司已经独立从事微波和红外波段应用的碳纤维增强式反射镜基底研究。美国     

干涉检测数据抗振动影响的方法研究

在光学元件的抛光阶段,通常采用干涉仪检测光学元件的面形数据,对加工工作提供指导意见。移相干涉术易受环境振动的干扰,获得的波前相位的干涉图信息不完整,难以准确给出光学元件表面的干涉数据。为了利用干涉仪检测数据给出被测光学元件面形上的各点准确数据,采用等精度测量消除随机误差的方法,对多次检测数据求取平均值以获取被测光学元件面形的准确数据。针对一块Φ1200mm口径的圆形光学元件的实验表明这种方法可以较为有效地消除检测中振动因素的影响。     

光学镜面污染颗粒吸收特性的影响分析

针对实际工作中的光学元件表面粒子污染,以米氏理论为基础,分析了在风沙地区空气中污染颗粒(以SiO2为主)对入射激光能量的吸收效应。此外,进一步分析空气洁净度、元件工作面的朝向以及放置时间等对光学元件表面吸收特性的影响。结果表明,空气洁净度等级越高、元件工作面朝上、放置时间越久,光学元件的表面吸收能力越强。研究成果可为实际应用中光学系统的镜面污染控制提供理论参考。     

高阶拉盖尔-高斯径向偏振光束强聚焦产生的光链

基于Richards-Wolf的矢量衍射积分公式,研究了 高阶拉盖尔-高斯径向偏振光束经过衍射光学 元件(DOE,diffractive optical elements)和高数值孔径(NA)透 镜组成的光学系统后的聚焦特性。根据数值模拟结果, 比较了相关参量的变化对深聚焦特性的影响。研究表明,入射光束经过此光学系统后,在焦 点附近产生沿 光轴方向的三维多点光俘获结构—光链,并且入射光束的相关参数和聚焦透镜的NA大小都会影响光束的聚焦特性。     

Talbot剪切干涉仪及其应用

本文提出了提高Talbot剪切干涉仪检测精度的原理及方法。给出了棱镜、透镜等光学元件及相位物体的检测及其各级滤波剪切干涉象。最后给出了与理论一致的实验结果。     

大口径光学元件的精密检测技术

随着光学元件口径的增大,光学系统对精度的要求提高,传统干涉仪检测手段已经不再满足要求.为了提高制造效率,需要适当的在线检测技术和多工段检测手段.结合现阶段系统研制的需要,介绍了子孔径拼接干涉榆测技术、数字刀口检测技术以及红外干涉检测技术,分别对其基本原理和具体应用进行了分析.     

关于四面镜腔参数的计算

众所周知,环形激光最重要的应用之一是用来制成激光陀螺,而从近十余年来国内外各种激光陀螺的发展情况与趋势来看,作为其核心部份的环形激光器的谐振腔,几乎无例外地全由三面镜或四面镜腔所构成,而其中四面镜腔应用的广泛性并不亚于三面镜腔,例如在四频差动激光陀螺及在某些二频激光陀螺中均采用四面镜腔。本文重点阐述用矩阵法计算四面镜腔参数及用衍射法计算腔频率的方法,并以分析与实算“8”字形四面镜腔为例来加以说明。 一、矩阵法求解 线性光学理论表明,光学系统的光学传输特性可用该系统的光学传递矩阵来加以表示,而如果光学系统是由一系列光学元件串联而成,则光学传递矩阵便等于各个光学元件传递矩阵的连乘积,有:     

移相式激光干涉仪抗振技术的研究进展

现代移相式激光干涉仪在光学表面检测和光学系统像质评价中得到广泛的应用,但移相干涉术容易受到环境振动的干扰,时域移相的采样准确性受到影响,难以达到高精度测量的目标。为了进行振动环境下的在线测量,必须采用有效的抗振技术,目前具有这种抗振功能的干涉测试技术日益受到重视。从移相干涉图的采集、干涉仪的光学结构、振动的探测与补偿等角度介绍了移相干涉仪抗振技术的研究进展。     

径向偏振双曲正弦高斯光束深聚焦产生光链的研究

基于Richards-Wolf的矢量衍射积分公式,研究了径向偏振双曲正弦高斯光束经过衍射光学元件(DOE)和高数值孔径(NA)透镜组成的光学系统后的聚焦特性,分析了相关参量对深聚焦特性的影响。研究表明,入射光束经过此光学系统后,在焦点附近产生沿光轴方向的三维多点光俘获结构——光链;改变相关参数,在焦平面附近产生一种针形光束—光渠。这些结果对于径向偏振双曲余弦高斯光束在粒子操控等方面的应用有着重要意义。     

新型快速干涉仪的设计

新型快速干涉仪的设计大尺寸光学元件表面精度的测量，风洞流场图的定量分析，以及制作高精平面磁盘以提高其存储密度等都要用干涉计量方法对物体表面进行精密测量，而传统测试方法则远远达不到干涉计量法这样高的测量精度。多年来，干涉仪一直用来对物体表面和波阵面进行...     

移相器类进动现象对干涉测量的影响

压电晶体(PZT)光学移相器作为移相干涉仪(PSI)的关键部件，其移相误差直接影响被测波面的相位复原精度。分析了压电晶体移相器在移相过程中导致干涉图旋转的原因——类进动，其本质是移相器在伸长的同时其参考镜端面法线方向绕着伸长方向产生旋转。利用典型的Hariharan五步移相算法。得出了类进动现象所导致的波面相位复原误差计算公式，给出了在测试孔径上的误差分布图。对影响误差大小的主要因素如干涉条纹的宽度、旋转的角度和测试口径等进行了具体分析，由此推导出在移相干涉仪光学调整过程中控制干涉图旋转误差的准则。     

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…     

光学元件表面的清洗

在光学系统中,光学元件表面的洁净要求十分严格。例如,高能激光器系统中的光学元件表面存留极微小的颗粒部可能引起烧伤,而在其表面上产生大于颗粒直径5～10倍的损伤区域;对真空淀积薄膜之前的基底表面,制造光波导的光学元件以及在偏振光的精确测量领域内和光谱的紫外区内使用的各种光学元件都要求极端清洁的表面。为此在一切生产使用光学元件的领域中均须对其表面进行严格的清洗,才能满足使用要求。本文仅就光学元件表面清洗工作中普遍适用的若干方法及其机理进行扼要介绍。溶剂浸没清洗此方法最简单。只要将光学元件浸没在一     

极紫外干涉仪

过去,极紫外波段干涉仪用反射光学系统,而这次用透过型多层膜光学元件组成马赫策德干涉仪,进行了干涉仪的评价以及激光等离子体中电子密度分布的测量。在石英基板上用Mo(2.39nm)和Si(5.59nm)交替蒸镀30层膜的反射镜,在15.5nm的波长下反射率为 60±5％。在硅基板上涂敷100nm厚的氮化硅,蒸镀8～12层Mo和Si后,在硅