用空间载频法测量玻璃平板的厚度均匀性

设计了一种基于迈克耳逊干涉光路的相位测量系统,将单臂作为检测端完成了对玻璃平板厚度均匀性的直接测量和分析。该系统由CCD采集干涉图样,利用傅里叶变换条纹分析术和相位解包裹技术提取干涉图中所包含的待测相位信息;对于傅里叶变换法中频谱旁瓣中心无法准确定位的问题,采用三角变换法去载频,从而不需要准确地得知频谱旁瓣的中心位置就可以计算出相位结果,消除了人为估算和垂轴方向上的微小载频分量给测量结果带来的误差。实验测量了多块玻璃平板的厚度均匀性。测量结果显示:使用像元大小为4.65μm×4.65μm的CCD相机,测量玻璃平板两表面在长度方向和宽度方向上的厚度均匀性的理论精度分别达到0.93%和0.92%,表明本系统基本满足玻璃平板厚度均匀性测量的要求,且对干涉图频谱旁瓣的定位精度和载频的方向精度要求较低。

大曲率光学零件面形的空间载频外差干涉术检测

光学零件表面面形检测的结果直接影响光学零件的质量,介绍了一种在平面干涉仪上检测大曲率球面光学零件面形的方法,通过对干涉图进行预处理、FFT提取相位、解包裹,并采用Zernike多项式拟合,得到被检球面相对平面的面形函数,与指定的球面相减后,再一次进行Zernike多项式拟合,得到了被检面相对于指定球面的面形函数,由此计算出被检球面的面形误差PV值、RMS值,N与△N,并模拟出了用球面干涉仪检测时的干涉条纹。该方法克服了接触检测的缺点,精度高,PV值的标准差σ优于λ/100,RMS值的标准差σ优于λ/700,而且可通过软件设定检测任意大曲率光学零件,为大曲率半径光学零件的检测提供了一种适用的方法。

空间载频条纹相位分析法中的相位不确定性

分析了单频、双频空间载频光学条纹相位分析技术中的相位不确定性问题 ,提出采用两频率之比为无理数的双频载频条纹 ,相位可完全确定 ,并提出了基于两频率之比为无理数的空间载频条纹相位确定算法 ,给出了实验结果。

光学相干层析成像中无群延迟的空间载频消镜像方法

提出了一种无群速度延迟的空间载频谱域光学相干层析成像(OCT)系统消镜像方法。用一块光栅取代传统谱域OCT系统中参考臂内的平面反射镜,在相邻的A-scan之间通过相位调制引入了移项量,同时没有引入任何附加光程差。对得到的干涉光谱信号进行横向傅里叶变换,然后进行滤波,对滤波所得信号进行逆傅里叶变换,最后对得到的信号进行轴向傅里叶变换,就能获得样品消镜像后的OCT图像。介绍了谱域OCT中无群速度延迟的空间载频消镜像方法的实验原理与实验系统,实验研究了平面镜样品在不同调制频率下的成像效果,并给出了平面镜和手指样品消镜像后的OCT图像。

基于空间载频干涉的薄片激光晶体热畸变测量

采用空间载频干涉方法在精确测量薄片激光晶体热畸变的基础上,深入研究了射流冲击冷却系统对薄片激光晶体热畸变的影响。实验结果表明,射流冲击冷却系统引起薄片激光晶体的畸变主要是球面形变。随着抽运功率的增加,薄片激光晶体的热畸变越发严重,在抽运区中心部分,以球面形变为主,其光焦度随抽运功率的增加呈线性下降。而在抽运区的边缘,以非球面形变为主,抽运功率越高,非球面畸变就越严重。给出了493 W抽运条件下热畸变的波前畸变曲线,其均方根的重复测量精度为1.153 nm。实验结果与理论分析结果相符,该研究为薄片固体激光器谐振腔的设计和热畸变的补偿提供了重要依据。

大视场双缝载频散斑干涉成像检测系统

针对大面积的动态检测对大视场角散斑干涉技术的需求,研究了一种基于4f成像的大视场载频散斑干涉系统。该成像系统由前置广角镜头和4f成像系统组成;利用双缝干涉产生稳定的载频,在其中一个狭缝上加入不同楔角的光楔来控制剪切量的大小。分析了4f系统的焦距与双缝的间距和载频值之间的关系;采用散斑场自相关标定了4f系统中散斑统计的平均尺寸。分析证明:采用孔距为2mm的双缝配合80mm焦距的4f系统可以实现2π/3的稳定载频。分别采用12mm和6mm的标准成像镜头测量了动态形变的橡胶板,实现了40°和65°视场角的散斑干涉检测系统。实验结果证明该系统能实现大视场测量,载频与剪切量调节相互分离,提高了散斑检测系统的效率。

双孔载频剪切散斑干涉法测量表面动态形变

为了精确地测量物体表面的动态形变并得到形变高度和梯度信息,提出了一种基于双孔衍射结构的空间载频剪切散斑干涉法。该方法采用双孔产生固定的载频条纹,利用双旋转光楔实现剪切量的连续调节,采用正弦拟合算法进行相位计算。首先,分析了双孔调制的相位载频与双孔距和像距之间的关系,讨论了双旋转光楔得到线性剪切量调整的实验参数。然后,设计了测量光路参数;采用孔距为3.8mm的双孔径配合焦距为80mm的成像镜头在物距为300mm时得到了载频为π/2的散斑场。最后,对动态形变的薄金属板进行了测量。实验结果表明:配合实时图像处理系统,该方法可以在帧率为15frame/s的采集速度下实现动态形变的测量与显示,可测形变峰值为0.11～1.15μm。本系统结构简单,易于集成,适用于动态形变的实时检测。

CCD非线性效应对剪切干涉法波前检测的影响

利用径向剪切干涉法检测高功率激光波前时,由于探测器CCD非线性效应,在频谱中引入了除基频外的二级、三级等高次频谱分量,增加了频谱混叠的可能,使得对有用信息提取困难,降低了波前检测精度。从理论上分析了CCD非线性效应产生高次频谱分量和导致频谱混叠的原因,给出非线性条件下避免频谱混叠的条件,提出了通过提高空间载频的方法来减小或消除CCD非线性效应导致的频谱混叠。计算机模拟和实验结果表明,该方法能够有效抑制频谱混叠并显著提高波前检测精度。

用虚光栅移相莫尔条纹法测量小球面曲率半径

随着近代光学、光通信等领域的迅猛发展,光学元器件的微小化已成为一个重要的发展趋势。球面是微小光学元件常见的一种面形。研究了一种基于虚光栅移相莫尔条纹术测量小球面曲率半径的方法。实验以Askania环形球径仪配备的曲率半径为17.92mm的标准凸球面样板为例,利用干涉显微镜拍摄了一幅含有载频的被测球面非接触干涉图,通过运用4幅虚光栅、图像相乘、频域滤波和四步移相等算法得到了被测球面的曲率半径。测量均值为R=17.97mm。实验结果表明:用虚光栅移相莫尔条纹法测量小球面曲率半径是完全可行的。

近红外反射式错位点衍射干涉仪

为瞬态测量近红外激光波前,提出了一种斜入射结构的反射式错位点衍射干涉仪方案。将点衍射干涉仪集成在镀有特殊膜系的平板基片上,相干光波分别在平板前后表面反射产生错位,从而在传统点衍射干涉图中引入空间线性载频。采用傅里叶变换的方法处理单幅干涉图恢复待测波前,实现了近红外波前的自动化检测。实验测量了F/10、工作波长为1 313 nm的近红外激光波前,测量结果与Hartmann波前传感器一致。研究了用于针孔快速对准的成像对准技术。因此,采用该方案能够实现近红外波前的瞬态测量。

CARRIER FREQUENCY OFFSET ESTIMATION FOR INTERLEAVED OFDMA UPLINK BASED ON SUBSPACE PROCESSING

This paper investigates Carrier Frequency Offset (CFO) estimation in the uplink of the Orthogonal Frequency-Division Multiple Access (OFDMA) systems with the interleaved subcarrier assignment. CFOs between the transmitters and the uplink receiver will destroy orthogonality among different subcarriers, hence resulting in inter-carrier interference and multiuser interference. A two-stage frequency offset estimation algorithm based on subspace processing is proposed. The main advantage of the proposed method is that it can obtain the CFOs of all users simultaneously using only one OFDMA block. Compared with the previously known methods, it not only has a relatively low implementation complexity but is also suitable for random subchannel assignment.