光纤Michelson干涉仪干涉条纹对比度的研究

通过实验测定了光纤Michelson干涉仪输出的干涉信号,并由此计算了干涉条纹对比度。从条纹对比度的拟合曲线出发,分析了可能影响光纤干涉仪干涉信号对比度的主要因素,为实验中条纹对比度的进一步提高提供有益的参考。

一种改进的基于条纹对比度的三维测量方法

基于条纹对比度的三维测量方法由于具有垂直测量的特点,可用于测量表面有突变的复杂物体的三维信息。本文在现有方法的基础上,提出了一种改进的基于条纹对比度的三维测量方法。该方法利用投影仪将一组相移的正弦条纹依次投射在被测物体上,并使被测物体位于投影仪成像面的前方,CCD相机通过一个半透半反镜从投影方向获取物体表面的条纹图像,然后利用相移算法得到正弦条纹经物体调制的对比度分布,最后利用该对比度和高度的对应关系恢复出物体高度。因此,该方法只需对物体在一个位置进行扫描,不需要改变条纹成像面位置,测量过程更加快速简便。实验结果表明:利用该方法可以有效地恢复出表面有突变的复杂物体的高度信息。

基于宽光谱条纹对比度的菲索型光干涉望远镜共相检测与控制方法

菲索型光干涉望远镜得到高分辨率成像的关键是消除各子镜之间相位平移误差。宽光谱条纹对比度检测法是一种检测相位平移误差的有效办法。基于物理光学的基本原理,论证了平移误差与系统点扩展函数的关系,进而仿真了共相远场条纹像,分析了共相检测与控制过程和数据预处理的方法,提出了加权对比度的算法和共相维持的方法,最终得到了共相远场像,并与仿真结果进行了对比。结果表明,实验与仿真的共相远场像能量分布形态以及数值都比较接近,该方法可以实现对子镜之间相位平移误差的检测与控制。

全息光栅制作中光栅掩模形状随曝光量及干涉场条纹对比度的变化规律

为了在光栅制作中对光栅掩模占宽比及槽深加以控制,结合光刻胶在显影过程中的非线性特性,建立了光栅掩模槽形演化的数学模型,由此分析和模拟曝光量、条纹对比度对光栅槽形的影响。结果表明:在显影条件确定时,光栅掩模占宽比随光刻胶曝光量的增大而减小,条纹对比度减小,则不仅使光栅占宽比减小,同时也是使光栅槽深减小的主要原因,这样做的前提是预先通过实验和计算确定出一个曝光量上限Ec。该方法能够反映光栅掩模形状的演化规律,为全息光栅参数预测和工艺控制提供依据。

铋光栅X射线相衬成像条纹对比度的定量计算

吸收光栅是X射线相衬成像系统的关键器件,铋吸收光栅由于其制作成本低廉且适于在普通实验室开展制作而受到青睐。提出了一种针对铋光栅X射线相衬成像条纹对比度的定量计算方法,通过建立模型,数值计算了不同铋层厚度的吸收光栅所对应的叠栅条纹对比度,并比较了π和π/2相位光栅两种情形下的结果。结果显示,随着吸收光栅铋层厚度的增加,条纹对比度逐渐增加,当源光栅和分析光栅的铋层厚度分别达到150μm和110μm时,利用π相位光栅在40kV管电压下其条纹对比度可达48%,60kV管电压下其条纹对比度只能达到22%。而在两个吸收光栅铋层厚度相同的情况下,采用π/2相位光栅所得条纹对比度略优于π相位光栅的结果。对铋光栅X射线相衬成像条纹对比度的计算分析,可作为X射线相衬成像系统设计的参考依据,推动该成像技术走向实用化。

偏振态对干涉条纹对比度的影响

基于迈克耳孙干涉仪原理研究不同偏振态光的两偏振分量大小对干涉条纹对比度的影响。同时,为快速计算条纹图像的对比度,提出一种基于Matlab的干涉条纹对比度计算方法。最后通过分析实验数据获取不同偏振态光的两偏振分量和干涉条纹对比度间的关系。该研究成果可运用于干涉仪器或干涉实验中,通过在光源处引入偏振调制来获得对比度高的干涉条纹图像,以提高测量精度。

粒子场同轴全息图中对比度与再现像关系的讨论

本文以同轴全息中的比较典型的四种截面的粒子（－维线形、正方形、长方形圆形）为例，从理论上推导了这国种截面粒子的全息图对比度与远场数的关系，并做出对比度随远场数变化的曲线图。对照数值模拟得到的再现平面上的光强分布，分析照相系统对全息图的对比度的记录能力以及洗像过程对全息图信息的丢失程度的综合影响，以达到为优化照相条件和改善洗像工艺提供理论模型的目的。

牛顿环等厚干涉条纹清晰度的探究

基于薄膜干涉理论和菲涅尔公式,通过理论和定量计算,分析了在利用牛顿环等厚干涉实验测量液体折射率时,其干涉视场和干涉条纹相比空气薄膜时变暗和不清楚的原因。探讨了两干涉光束的振幅、薄膜下表面的反射率与干涉条纹对比度3者之间的关系。结果表明,两干涉光束的振幅比、光强度、光强度差值以及在干涉相遇点的光程差对干涉条纹的质量起到关键的影响,可以通过在平凸透镜表面覆盖液体、镀增透膜和提高平板玻璃上表面一定的反射率来增大干涉光束的振幅,以及增大透镜的曲率半径来降低两干涉光束的光程差等方法来获得明暗清晰可观察的干涉条纹,有助于降低测量误差和加深学生对光干涉以及干涉条纹对比度等相关知识的理解。

基于Ronchi光栅检测非球面镜系统中的杂光现象分析

为指导某600 mm口径的双曲面反射镜的加工,设计了Ronchi光栅检测系统。针对系统检测过程中存在的杂光现象,分析产生该现象的原因,并提出相应的解决方案。结果表明,在光线两次经过光栅的光路结构中,分光棱镜的剩余反射率大于5%时,像面处暗条纹的照度增大27倍,条纹明暗对比度下降,难以分辨;随着光栅剩余反射增加,条纹中心产生亮斑现象,条纹无法分辨。条纹面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加40多倍,玻璃面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加80多倍。通过优化系统结构,对分光镜与光栅进行替换与表面处理,有效解决了杂光问题,提高了像面条纹对比度。

非等振幅高斯光束干涉研究

利用光纤Mach-Zehnder干涉仪,对两束非等振幅线偏振高斯光的空间干涉条纹对比度进行了研究,得到了干涉条纹对比度与两高斯光束振幅及线偏振方向夹角之间的关系,并通过实验进行了验证。研究表明,两线偏振高斯光束振幅相差越小,条纹对比度越大,条纹越清晰;两线偏振高斯光束振动方向夹角越小,条纹对比度越大,条纹越清晰。

抑制相干噪声的照明系统仿真与误差分析

提出通过离轴照明系统抑制相干噪声的方案,设计了一种具有抑制相干噪声能力的照明系统。通过Zemax的非序列模式对照明系统进行仿真,得到了厚度为90μm的离轴环形光斑,验证了此照明系统对相干噪声的抑制能力。将其作为19.05 mm(3/4英寸)Fizeau干涉仪的光源,设置对比实验,光源波长为632 nm,设置圆形噪点尺寸为120μm~500μm和尺寸为100μm×350μm的划痕。对设计的照明系统进行误差分析,优化照明系统成像质量,调整干涉系统参数,最终在照明光环宽度为42μm、干涉腔长为15 mm情况下,干涉条纹的对比度提升至97.60%。

面阵CCD调制传递函数测试仪器研究

电耦合器件(charge coupled device,CCD)的成像质量直接影响新一代星敏感器的综合性能,现有CCD测试仪器受初位相对准偏差影响,重复精度较低。论文推导了基于条纹对比度原理的面阵CCD调制传递函数(modulation transfer function,MTF)表达式,分析初始位置偏差与MTF重复精度间的数学关系,提出初位置平均调制传递函数的概念与数据处理方法,据此改进条纹板设计,并对CCD测试仪器光学、机械、电控系统进行仿真设计。采用两片Kodak KIA-4021面阵CCD作为试样,在感光面不同区域对MTF进行多次重复测量,测试重复精度优于0.025。实验结果表明,采用统计平均方法评价CCD成像质量,在感光面不同区域的测量结果一致性较好,重复精度优于极值算法。

非对称双光栅位移测量研究

简要介绍了非对称双光栅位移测量的基本原理和特点 ,并用多普勒效应的理论对其作了证明 ,最后进行了相关的实验研究。在实验研究中 ,对各种实验现象进行了分析 ,提出了莫尔条纹信号的形成原因 ,讨论了入射角的大小和两个光栅相对位置等光路布局的变化对莫尔条纹的影响 ,分析了影响莫尔条纹信号对比度的因素以及获得高对比度的方法。

检测三次位相板的反射式计算全息图的占空比

为了在检测实验中获得最佳对比度的干涉条纹,从标量衍射理论出发,研究了条纹对比度和反射式计算全息图(CGH)占空比的函数关系。以检测三次位相板用的反射式Cr-玻璃CGH为例,计算了对比度最大为99.4%时CGH的占空比为0.5。我们采用电子束光刻技术制作了检测三次位相板的CGH。

X射线光栅相衬成像的仿真（英文）

根据菲涅耳衍射积分理论,提出了X射线光栅相衬成像系统的仿真模型。以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)小球作为成像物体模型,选取30 ke V的X射线做模拟计算。通过仿真,得到了穿过球体和相位光栅的X射线波前的变化。采用多步位移法从模拟条纹图中恢复出了PMMA小球的相位信息,并分析了莫尔条纹对比度对成像质量的影响,为实际的实验提供可靠的参数选择。经过仿真得到的相移信息与通过实验得到一致,验证了仿真算法的正确性。

合肥光源上采用干涉方法测量束流截面

束流截面尺寸测量对优化系统参数、确保光源运行至关重要。采用干涉法测量合肥同步辐射光源束流截面垂直方向的尺寸。基于Cittert-Zernike定理,利用双缝干涉条纹的对比度得出相干度和束流截面尺寸。测量系统由干涉成像与图像处理系统组成。进行了5组试验,试验结果证明了干涉法测量合肥同步辐射束流截面尺寸的可行性。

单频激光干涉仪非线性误差优化方法研究

为减小非线性误差对单频激光干涉仪测量精度及稳定性的影响，分析了引起其非线性误差的各种因素。利用琼斯矩阵推导出该系统光学参量的数学表达式。采用常规的优化调校方法提高系统精度会带来其它参数性能降低。提出改善单频激光干涉仪性能的最优控制优化调校方法。实验结果表明，采用该调校方法，使单频激光干涉仪信号的正交性、干涉条纹对比度和灵敏度均得到了一定程度的优化，干涉条纹对比度vimax,o可达到0．97，并且两路信号对1／8波片转角的4倍周期也变为2倍周期。

MOPA结构脉冲单频激光器时间相干性的初步实验

为了研制激光干涉成像所需的基于主振荡功率放大（Master Oscillator Power Amplifier,MOPA）结构的高能高相干脉冲单频激光器,需要研究经过功率放大后的脉冲时间相干性随激光功率（或能量）增加的变化趋势。本文采用声光调Q脉冲单频Nd：YVO_4激光器作为种子源,利用Nd：YAG功率放大模块对种子源激光进行2.1倍的脉冲能量放大。利用迈氏干涉测量法,完成种子源和2.1倍功放后激光在0～6 m光程差下干涉条纹对比度的实验测量,从而初步得到脉冲激光时间相干性（线宽）随激光功率（或能量）增加的变化趋势。同时也完成种子源和功放后激光的单频性、单脉冲能量、脉宽和峰值功率等基本参数的实验测量。

双曝光散斑照相全场条纹的对比度函数

本文用随机光场自相关函数传递的方法对双曝光散斑图在全场分析光路中形成的像面光强进行了严格计算,得出了条纹对比度与滤波孔的形状和位移之间的函数关系,并以方孔和圆孔滤波为例,从实验上证明了理论结果的正确性。

基于模式理论的EFPI传感器输出干涉谱分析

运用模式理论研究分析了单模光纤法布里-珀罗传感器(EFPI)在白光条件下的输出干涉谱,理论推导出反射光干涉光谱的归一化函数表达式,分析得到输出干涉谱受法布里-珀罗腔的腔长和耦合系数的相位变化的共同影响,并与传统几何光学的方法相比较。通过计算机仿真,可以清晰看出各参数与输出干涉谱的关系。其研究结论为高精度和高准确度的法布里-珀罗系统的实现提供了更为精确的理论基础。