基于纹影剪切干涉法测量空气折射率、密度和温度的梯度

基于纹影法提出了一种二维剪切干涉法并设计其装置,该方法通过分析相位变化得到空气折射率梯度。分别对光束在水平方向和竖直方向进行剪切,产生相互垂直的干涉条纹。然后将采集到的干涉图像进行滤波、二值化和条纹细化处理,分别求得竖条纹位移量和横条纹位移量,进而得到两个方向的空气折射率梯度、空气密度梯度,以及在特定大气压强下的温度梯度。通过纹影二维剪切干涉法设计的成像系统简单新颖,保证精确度的同时又能稳定测量空气的二维梯度信息。

基于双向剪切干涉的光谱分辨率增强

对于宽谱段、高分辨率的光谱测量场景,在探测面阵像素与像元尺寸受限的情况下,提出了双向剪切干涉的倾斜记录干涉图方式,以进行面阵探测器的多行像素拼接,在提高长波谱段分辨率的同时,避免单位剪切量增加造成的短波信息截止。以Wollaston棱镜偏振干涉具验证旋转像面的双向剪切干涉方式,计算剪切量在探测器二维空间上的载频关系,由等相位倾斜条纹衔接多列像素构成完整的干涉图。通过FRED软件模拟偏光干涉过程,以方解石晶体、C-RED ONE型探测器为例,验证等强度的1064,1550,1970nm准单色谱线,结果显示:转角斜率为1/3时,双向剪切干涉复原谱线的位置误差小于1nm,幅度比例达到0.9958…0.9759…1,1970nm光谱分辨率提高至13nm,为原值的2.38倍;对比复原棕榈蜡的近红外反射率光谱,768pixel的扩展光程差反演的光谱显示出更多吸收特征,较320pixel光程差反演的光谱分辨率增强,但因拼接误差在短波方向引入了一定的高频扰动。对影响拼接精度的剪切量进行误差分析,给出成像放大率一定时,转角误差容限与像面转角、观测波长、剪切角与分段光程差间的关系。基于像面旋转的双向剪切干涉光谱仪,解决了单纯提高剪切量带来的分辨率增强与高频截止的矛盾,拓展了系统参数的求解范围以及相关的误差容限,为宽谱段、高分辨率测量提供了选择。