脉冲激光频域干涉技术在超快动力学物理中的应用

介绍了一种具有fs时间分辨力的超短脉冲激光频域干涉测试技术,详细论述了该技术的工作原理和系统构成,指出传输时间差和相位差是影响频域干涉条纹周期的主要因素。采用脉冲激光频域干涉仪测量了200 nm厚度铝膜在波长800 nm、单脉冲能量0.7 mJ、脉宽35 fs脉冲激光作用下的运动速度剖面。在单次飞秒脉冲激光作用下,铝膜自由面的运动速度峰值可达960 m/s,速度剖面的上升前沿小于5.77 ps,表明脉冲激光频域干涉技术可用于测量材料在超快脉冲激光作用下的冲击动力学参数。

基于白光频域干涉的大台阶高度测量方法

基于白光频域干涉的基本原理,提出了一种可实现高分辨率和大台阶高度测量的方法,利用该方法进行台阶高度测量时,其测量范围取决于所用干涉光源的中心波长和光谱仪的分辨率,可达mm量级。在原理验证性实验中,利用该方法已经实现了最大高度为298.57μm的台阶高度测量,多次重复测量的标准偏差不超过0.03μm,最大均方根误差为0.94μm,实验测量结果与台阶高度真实值具有很好的一致性。

脉冲激光频域干涉技术在泵浦探测实验中的应用

通过对频域干涉原理的深入研究,本文提出了一种超快时间分辨力的脉冲激光频域干涉技术。采用该技术方法可精确同步泵浦-探测实验中泵浦脉冲和探测脉冲的传输时间,其同步精度与脉冲激光器脉宽相当。本文详细论述了频域干涉技术的系统构成和工作原理,数值模拟了飞秒脉冲激光频域干涉仪的输出信号,指出当频域干涉仪输出的条纹数最少时,两脉冲之间的传输时间差即达到最小,最后通过动态实验验证了理论推导结果。

基于频域干涉法的PCF色散测试研究

根据频域干涉法原理,结合现有实验条件,搭建实验平台,测试了某五层空气孔结构PCF的色散。采用改进的数据处理方法对测试结果进行分析,分析结果表明测量值与理论计算值基本一致。

一种基于飞秒光频梳频域干涉的绝对测距方法

飞秒光频梳(光梳)在激光测距领域有着重要应用。本文研究基于飞秒光频梳的频域干涉绝对测距技术,提出了一种新的基于傅里叶变换的频域峰值间隔测距方法,分析了测距原理并进行了多组绝对测距实验。实验结果表明通过频域峰值间隔测距可以实现绝对测距,被测距离1.2 mm时测距精度最高,最大误差-12 nm。在光谱的分析处理上,提出一种基于复小波变换的相位斜率测距的方法。结果表明相位斜率测距法可以实现距离信息的提取,在被测距离1.2 mm时测距精度最高,最大误差-16 nm。最后与经典傅里叶分析法进行了比较,比较结果表明频域峰值间隔测距法得到的实验结果精度好于相位斜率测距法和傅里叶分析法。

基于频域干涉的小口径长身管内径测量系统

二级轻气炮发射管内膛加工质量对动高压物理冲击加载实验数据的准确度有着重要影响。基于全光纤频域干涉测距技术研制的内径测量系统,可精确测量小口径、大长径比二级轻气炮管内径。该系统采用微型光纤探头作为频域干涉测距传感器,能对管内膛被测点坐标进行精密测量,经椭圆方程拟合后可准确获得待测截面内径。对长度为7 400 mm的Φ28 mm型二级轻气炮炮管通体内径进行了测量,结果表明:在入口处、出口处与三点式内径千分尺测量结果的极差仅为0. 014 mm.

光频梳频域干涉测距主要参数分析及一种改进的数据处理方法

本文对光学频率梳频域干涉测距中的测距范围、分辨力、非模糊范围等的影响因素进行了分析,并说明了传统傅里叶变换法的局限性和系统误差产生原因;提出了一种等频率间隔重采样数据处理方法,该方法基于三次样条插值,修正了傅里叶变换法因频率量不等间隔造成的误差;在此基础上提出峰值位置拟合算法,解决了包络随距离展宽的问题.模拟光谱仪数据并使用算法处理,仿真结果表明系统误差小于0.2μm,且可将测量范围扩展至周期内任意位置.最后搭建经典Michelson测距系统并进行了绝对距离测量实验,将测量结果与干涉仪测量值进行对比,达到了任意位置3μm以下的误差.

复杂脉冲单发频域干涉测量（英文）

以傅里叶变换极限脉冲作参考脉冲,利用单次测量分析法对复杂的皮秒脉冲进行测量,用窗口傅里叶变换代替傅里叶变换对干涉条纹进行时间-频率分析,直接提取出复杂脉冲的啁啾特性或光谱成分,将光谱图中的功率密度S(ω,t)沿ω轴求和重建脉冲的时域包络.分别用该方法和传统频域干涉测量法测量一个线性啁啾脉冲和一个复杂脉冲.结果表明,该方法可实现复杂整形脉冲的实时测量,且时间分辨率为70fs.

频域干涉法测量光子晶体光纤的色散特性

基于飞秒激光脉冲产生的宽带光谱和马赫-曾德尔干涉仪的实验装置,利用频域干涉法测量了光子晶体光纤(PCF)在800和1040 nm波长附近的色散特性,并与有限元法(FEM)计算结果相参照,证明了该频域干涉测量装置具有良好的测量精度和实用性。

频域干涉光断层扫描观察正常人眼脉络膜厚度的研究

目的应用频域干涉光断层扫描仪（spectral-domain optical coherence tomography，SDOCT）观测正常人眼脉络膜厚度，并观察其与年龄、性别的关系。方法临床观察研究。对2010年6～12月在沈阳军区总医院眼科，无视网膜或脉络膜疾病的109人（109只眼）应用Cirrus HD—OCT行黄斑部扫描，测量黄斑中心凹下及由中心凹向鼻侧及颞侧每隔500μm直至2500μm的脉络膜厚度。并评估脉络膜厚度与年龄、眼别及性别的关系。结果黄斑中心凹下脉络膜平均厚度为（298．13±44．56）μm，明显厚于其鼻、颞两侧部位（P〈0．01）。由中心凹向鼻、颞两侧脉络膜厚度逐渐变薄，且距中心凹同等距离颞侧脉络膜厚度明显大于鼻侧脉络膜厚度（P〈0．01）。中心凹下平均脉络膜厚度与性别、眼别无关，与年龄呈负相关（r=-0．48，P〈0．01）。结论脉络膜厚度与所处位置有关，与年龄呈负相关。

啁啾脉冲频域干涉测量技术的扰动重构理论模拟研究

利用啁啾脉冲的频域干涉测量技术,可实现对超快光学瞬态过程的单发诊断,此方法的时间分辨率和单发时间测量范围分别与啁啾脉冲的谱宽和脉冲宽度及光谱仪的工作性能有关。当两束线性啁啾脉冲进入光谱仪后,相同的频谱成分会发生干涉形成频谱干涉条纹,如果其中一束脉冲受到外界扰动的影响,可根据干涉条纹的形状重构出扰动的具体形式。理论研究和数值模拟了由频谱干涉图重构外界附加扰动的过程,模拟结果显示重构出的扰动同附加的真实扰动符合得较好;在频谱记录面有限的情况下,重构出的扰动信号带有强烈的振荡,通过平滑处理有效地抑制了振荡。

频域干涉及调制光谱的可能性

研究光场频域干涉和谱相关引起的光谱密度变化，探讨通过对光谱调制来构造光谱的可能性．给出一个压窄谱宽的例子并进行了数值计算，发现频域干涉的方法能够在谱宽变窄的同时利用较多的光能量。

基于光载微波干涉的距离测量方法

提出了一种基于光载微波干涉的测距方法,通过电光调制器将微波调制到宽谱激光上,光纤光栅反射部分载波波长的微波调制光实现分光,FBG的反射光与待测目标反射光在环形器中发生非相干叠加,由于两者光程不同,经过光电转换后探测到微波干涉信号,通过分析微波的频域干涉谱计算出光程差,进而得到待测距离。本文进行了多组测距实验验证该方法的可行性,结果表明,该测距系统具有较高的稳定性和精度,在150~450 mm的测距范围内,测距结果的稳定性为±2.7μm,测距精度为±1.6μm,为高精度测量领域提供了一种新的方法。

基于波束到达角及频域振荡周期的声源深度估计方法

在深海直达区,水听器阵接收到的声场干涉结构主要是由直达波和海面一次反射波组成。该干涉结构在频域的振荡具有周期性,而且与声源深度信息有关。对频域干涉结构,文章利用Music算法分析其振荡的周期性,用常规波束形成估计信号到达角。通过计算振荡频率和信号到达角进一步估计声源深度。通过数值仿真验证了该方法的可行性。

基于白光数字频域图像的旋转轴微位移检测方法

针对旋转轴偏离轴线的微位移,提出一种非接触、在线检测的新方法。在恒定光源下,显微摄像机采集同一摄像区旋转轴偏离前后的图像,通过改进的白光散斑数字频域逐点分析法进行相移计算,得到黑白相间的干涉条纹。从白光数字频域干涉图像中条纹的个数和角度,可知转轴在旋转过程中偏移量和方向。该方法仅需单光源、单目图像,在不影响转轴正常工作的条件下即可完成旋转轴微形变在线实时检测,而且分别率高、线性好,具有实际运用价值。

飞秒激光在铝膜中驱动冲击波的特性

为探索研究飞秒激光在材料中驱动冲击波的相关特性,采用激光脉冲频域干涉测试技术对脉冲宽度35fs、脉冲能量0.7mJ、功率密度1014W/cm2量级的飞秒激光脉冲在200nm厚铝膜中驱动冲击波的过程进行了实验测量。通过测量冲击波在铝膜中的渡越时间,获得激光脉冲在铝材料中驱动的冲击波平均速度约为6km/s;通过对不同时刻铝膜自由面频域干涉场测量结果的分析,获得铝材料自由表面速度达1km/s,根据平面冲击波的关系,推算其冲击压强达到9GPa。

原位测量金刚石压砧在高压下的杯型形变

基于白光频域干涉的基本原理,提出了一种可实现高压下金刚石压砧杯型形变原位测量的方法。简单介绍了利用频域干涉技术测量金刚石压砧在高压下的杯型形变的基本原理,并开展了实验研究,实验最高压力达到42.1GPa。实验结果显示,金刚石压砧的杯型形变与压力呈线性关系,最大值达到11.1μm,从实验上证实了最近的有限元数值模拟结果。