对基于Fizeau干涉仪的测风激光雷达的研究

介绍了基于Fizeau干涉仪测风激光雷达的系统结构。在已有的系统参数下,对探测器测量的频率范围和Fizeau楔角作了优化,得出的系统误差在3 km处小于0.17 m/s。讨论了不同的数据反演方法。采用Voigt拟合法对用Monte-Carlo方法模拟的信号进行了多次处理,反演出的风速和实际值相差很小,标准偏差和用最小二乘拟合方法的系统误差公式值相符。表明用Voigt拟合方法反演风速是可行的,尤其在大风速情况下,其优势明显。在3 km处,当K=0.1时,探测器的盲区存在将产生约0.01 m/s的测量误差。

利用Fizeau干涉仪进行激光风速测量的原理分析

导出了激光多普勒雷达基于Fizeau干涉仪及CCD探测器进行测风时,每个CCD元最终接收到信号的一般表达式。对系统的参数做了整体优化,得出一组优化参数。在0-3 km高度,得出系统风速误差小于0．16 m／s。对最终的风速反演分别运用最小二乘拟合法和重心法。分析表明最小二乘拟合法只适用于风速较小的情况。详细分析了运用重心法计算风速必然会引起的误差,并提出一种解决方法。修正后,在±30 m／s 风速范围内,该方法产生的误差小于0．25 m／s。

Fizeau干涉仪主机的热稳定性设计与分析

搭建了光-机-热耦合模型,用于分析Fizeau干涉仪光机系统的热稳定性,并研究了该系统的计算流程、环境温度和系统光学质量的随机性、系统光学质量与环境温度的关系等。首先,根据实验室温控条件,建立环境温度的随机分布模型,进行了光-机-热耦合分析并计算不同温度下光机结构的热分布和结构变形;然后,通过Zernike多项式拟合透镜表面面形和曲率半径,利用光学仿真软件分析变形后的光学系统;最后,对系统光学质量进行概率分析,评价了系统的热稳定性。分析结果表明,温度控制在(22±0.1)℃时,在2σ的置信水平下,Fizeau干涉仪的出射光波前的重复性可以达到0.016%λ,基本满足干涉仪主机光机系统的重复性要求。

"共光路"校准激光干涉仪的测长不确定度

激光干涉仪校准时为了避免引入阿贝误差,通常采用"背对背"测量方法,即标准干涉仪的反射镜与被测干涉仪的反射镜背对背放置,使标准干涉仪与被测干涉仪的光路处于同一直线上.现提出校准激光干涉仪的另一方法,利用同一组分光镜和反射镜,使标准干涉仪与被测干涉仪的光路处于同一光路上,即"共光路"测量方法.这种方法与"背对背"的测量方法相比,具有抗环境干扰的能力强的优点,使由环境条件引入的测量误差最小,其最佳相对测量不确定度优于1×10-7.通过测量数据和标准测量装置的不确定度分析,来评价"共光路"测量方法的优越性.

基于Fizeau干涉仪多普勒激光雷达测量的实验研究

实验实现了基于Fizeau干涉仪和线列探测器的条纹技术对多普勒频移和速度的测量。结果表明:在非常大的动态范围内,标准误差是4.2 m.s-1,等于探测器分辨率的6.4%。进一步优化Fizeau干涉仪的系统参数,能够满足测风激光雷达的精度要求。

光纤Fizeau干涉仪的声发射检测研究

验证了一种基于光纤Fizeau干涉仪的声发射传感器,可用于固体表面传播的超声波的检测.这种传感器的特点是能够精确地检测由固体表面传播的超声波产生的微弱振动.当超声波信号通过光纤传感器到达探测器时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制.通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,测得了超声信号的振幅和频率.对传感系统的相位调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析.

双光路成像干涉定心系统设计

在光刻投影物镜镜片加工和装配时,为了满足磨边定心和装配定心阶段对镜片测量的量程、灵敏度和准确度不同的需求,本文提出了一种双光路准直成像复合干涉的定心方法,采用同一光路实现准直和干涉两种不同的测量方法,分别针对磨边定心和装配定心的测量需要.根据实际需要设计了测量系统的参量,根据该参量对系统的测量范围、灵敏度和准确度进行了理论分析.结果表明:该系统在准直测量阶段的测量范围从1μm到500μm,测量灵敏度最高为0.2%,测量准确度为1.02μm;在干涉测量阶段的测量范围从0.01μm到1.9μm,测量灵敏度最低为0.1%,测量准确度达到0.2μm,可以满足在磨边定心阶段大量程、低灵敏度、低准确度以及装配定心阶段小量程、高灵敏度、高准确度的定心要求.采用双光路成像干涉原理的定心系统满足了设计需求,可指导光刻投影物镜等高准确度物镜的生产和装调.

横向剪切干涉中非共光路误差的识别与补偿

由于相移式横向剪切干涉不需要标准参考波面,因此它可以缩小干涉腔长、甚至实现绝对的共光路干涉,从而最大程度上降低了空气扰动和振动的影响,但实验室设计的相移式横向剪切干涉测量装置中的分束棱镜、剪切平板和五棱镜的制造误差仍然造成了发生错位的两波面间产生非共光路误差。通过剪切干涉测量装置中调整误差和非共光路误差的对比分析,提出了非共光路误差的计算方法,并在测试结果中进行非共光路误差的补偿。实验结果发现补偿非共光路误差后的面形误差与ZYGO干涉仪的测量结果非常接近。

共光路移相单频激光干涉测长系统

单频激光干涉系统采用偏振光移相方法,用来解决常规单频激光干涉仪中的光强"零漂"问题。共光路设计提高了干涉系统的测量稳定性和重复性。采用光程差放大技术提高了干涉系统的分辨力。在构造了一套实验布局的基础上,分析了影响系统测长精度的主要因素,并对干涉系统的测量误差分量做了定量的分析,完成了系统的精度测试。

外差干涉仪中光路调整的分析

分析了共光路外差干涉仪光路中几个组成元件的调整方法 ,包括入射光位置的调整、渥拉斯顿棱镜位置的调整、被测表面位置的调整等。

短相干光源偏振移相Fizeau干涉仪的实验研究

研究了一种偏振移相Fizeau干涉仪,以中心波长为650nm的多纵模半导体激光器作为光源,利用光源短相干特性和一套偏振延迟装置分出一对偏振方向正交参考光和测试光,采用巴比列-索列尔补偿器作为偏振移相器,采集四幅移相干涉图按照传统移相算法图,测试了一块平行平板的前表面面形。PV值为0.0682λ,RMS值为0.0127λ。该方法的优点是移相精度高,移相时无须推动参考镜,可适用于大口径系统的干涉测试,同时消除了多表面干涉杂散条纹的影响。

Fizeau型偏振移相干涉仪的实验研究

研究了一种Fizeau型偏振移相干涉仪。以中心波长为650nm的多纵模半导体激光器作为光源,利用光源的短相干特性和一套偏振延迟装置分出一对偏振方向正交的参考光和测试光,采用巴比涅-索列尔补偿器作为偏振移相器。测试了一块平行平板的前表面面形,面形PV值为0.0682λ,RMS值为0.0127λ。该方法的优点是移相精度高,移相时无须推动参考镜,适用于大口径光学系统的干涉测试,可消除多表面干涉杂散条纹的影响。

光路系统分析法及在法布里─泊罗干涉仪中的应用

以琼斯矩阵和系统理论为基础．提出了一种光路系统分析法．它适用于描述光波矢量、光功率和线性光器件输入输出的静态传递函数．应用该方法建立了光纤法布里─泊罗干涉仪的数学模型．所得结果表明．该方法优于其它方法．从而验证了本方法的正确性和实用性．

简化光路的激光干涉仪及其应用

文中论述了简化光路激光干涉仪的原理 。

双频激光干涉仪测量竖直轴光路调整实践

本文针对双频激光干涉仪在进行各种机床、风洞运动机构等竖直轴位置精度校准时,光路调整复杂,工作效率较低,测量精度难以保证等问题,在充分分析了光路调整工作原理的基础上,设计加工了一种竖直轴专用光路调整台,并成功应用于实践,缩短了光路调整时间,极大提高了工作效率。

一种测量液体旋光特性的共光路外差干涉技术

为了提高旋光特性检测的灵敏度,设计搭建了一套基于塞曼效应的共光路外差干涉仪应用于旋光液体的旋光特性检测。采用塞曼效应激光器作为光源能发出两束正交线偏光,简化了实验装置的复杂性;且在系统中利用平衡检测与差动放大器,可降低激光器本身与外部环境所造成的大部分噪声,从而提高检测灵敏度。结果表明,对(0～50)mg/dL的低浓度葡萄糖水溶液的旋光特性测量,其检测灵敏度可达2.3×10-5(°)。这种结构简单的干涉仪可应用于固态、液体或气态旋光物质的旋光特性分析中。

气体折射率的测试光路——用激光干涉条纹计数原理

本文阐述两种气体折射率的测试光路。它们是用白光干涉“O”级条纹定位 ,激光干涉条纹计数原理作光程差补偿测试。便于自动测量。

一种细光路偏光调制实现干涉条纹扫描的新方法

提出了一种新的干涉条纹扫描方法：在细光路中用小尺寸偏光元件调制进行干涉条纹扫描．此方法克服了以往用大面积偏光器件而在参考光路中引入扰动导致仪器稳定性能变差的缺陷．在本文，从理论上进行了推导、计算和误差分析，给出了干涉仪原理结构和实验室装置．实验结果表明：理论计算与实验结果相符合，证明了所提出的方法可行．

共光路外差干涉仪中激光束角漂移的影响

共光路外差干涉仪中激光束角漂移的影响＊李鹏生于瀛洁张琢于英满（哈尔滨工业大学哈尔滨１５０００１）０引言双频激光共光路外差干涉仪测量表面微细形貌原理如图１所示［１］，光路１和光路２的干涉信号的光强由光电元件接收。通过分析计算［２］，可得如下关系式：１．...

声光式外差干涉仪的光路设计与分析

制造业的发展迫切需要对高速加工过程中的物体进行测量和定位,利用声光调制法实现外差干涉能产生较高的频差可以实现高速测量。文中对声光式外差干涉仪的光路设计进行了分析,提出了空间分离一级衍射光和零级衍射光的一种方案,并且对光拍频的接收,光路的调整进行了分析,实验结果证明该实验系统可以用于外差干涉测量。