双差动快速结构光显微测量方法和系统

快速结构光显微测量技术具有高精度、高效率以及强适应性等特点,广泛应用于微纳检测领域。传统的快速结构光显微测量方法,利用轴向调制度响应曲线的线性区域,通过构建调制度值与实际高度之间的关系来实现三维形貌重建。但是,轴向调制度响应曲线的线性区域很短,传统方法的应用受限于其较窄的动态测量范围。为了克服这一缺陷,提出了一种双差动快速结构光显微测量技术。通过引入两条额外的探测支路构建双差动轴向调制度响应曲线,可以获得更宽的线性区域。在数值孔径为0.9,放大倍率为100倍的显微物镜条件下,其测量范围在仿真分析中可从380 nm提升到760 nm,在实验中可从300 nm提升到600 nm。仿真与实验结果均证明双差动快速结构光显微测量方法的动态测量范围相比传统方法的动态测量范围提升了一倍,有效地拓展了快速结构光显微测量技术的应用范围。

用于FBG信号解调的Sagnac环双差动滤波特性研究

采用高双折射光纤Sagnac环作为布拉格光栅(FBG)波长解调器,为消除温度变化引起的测量误差,研究了一种基于参考光的Sagnac环双差动滤波器。介绍了Sagnac环双差动滤波器工作原理,给出了滤波器输出双差动信号的数学表达式。理论分析了双差动滤波器的传输特性和波长解调特性,并进行实验验证。理论分析和实验测试的结果均表明,与常规Sagnac环边缘滤波解调方法相比,本文的双差动滤波解调方法具有更高的灵敏度、更好的线性特性和温度稳定性,温度引起解调装置的测量误差从1.38nm/℃降低到1×10-3 nm/℃,温度稳定性提高了3个数量级。