基于校正多相位快速傅里叶变换算法的叠栅条纹相位差测量

叠栅条纹相位差测量是光栅位移测量中的关键技术,在两块光栅相对运动过程中,叠栅条纹信号的频率会因光栅夹角误差的存在而发生偏移,采用传统多相位快速傅里叶变换(MPFFT)算法计算任意时刻叠栅条纹相位值会产生测量误差,导致相位差测量不准确。为了减少频偏所产生的相位测量误差,提出了一种校正MPFFT相位测量算法,推导出了基于相位差校正法的MPFFT谱校正模型。仿真结果表明,在无噪声情况下,当光栅夹角误差为0.1°时,信号的最大频率偏移量约为4.19kHz,传统MPFFT相位测量误差大于100°,经相位校正后,相位测量误差小于0.2°,相位差测量误差小于0.004°;在高斯噪声和谐波干扰情况下,相位差测量误差小于0.2°,当取栅距为20μm时,相位差测量误差所产生的位移测量误差小于0.0111μm,为光栅位移纳米级测量提供了参考。     

两步相移数字全息物光重建误差分析与校正

系统研究了两步相移数字全息干涉术中相移误差引起的波前再现误差的计算和校正方法. 基于衍射物光相位分布的随机性和振幅相位的相互独立性原理,介绍了相移数字全息中物光波前再现误差的表达形式,推导出步长为π/2的两步算法中物光重建误差的表达式. 通过进一步分析这一重建误差的结构和特点,结合物光表达式,给出了自动校正相移误差引起的波前重建误差的校正方法. 该方法无需增加测量,在未知相移误差大小的情况下,只对标准两步相移算法恢复的物光复振幅进行处理就可以实现对物光振幅和相位的同时校正. 计算机模拟结果表明,校正后可将 关键词： 相移干涉术 数字全息 物光重建 误差校正     

基于变形镜本征模式的空间光学遥感器波前误差校正方法研究

提出采用基于变形镜(DM)本征模式的自适应光学波前误差校正方法校正高分辨率空间光学遥感器的在轨波前误差。该方法利用变形镜各致动器的影响函数得到一组符合导数正交关系的变形镜本征模式,以图像功率谱密度在低频区域的积分和为评价函数,根据本征模式系数与评价函数之间的关系直接求解出各阶模式所需的校正量。利用实测的37单元变形镜的影响函数得到变形镜本征模式,基于该模式对泽尼克像差进行了开环和闭环仿真校正,定量分析了相位偏置和图像频率范围对算法精度的影响。针对遥感器主镜镜面热变形误差给出了仿真校正结果,分析了图像噪声和不同遥感图像对算法校正精度的影响。仿真结果表明基于变形镜本征模式的自适应光学校正方法可以有效校正波前误差,算法收敛速度快,对图像噪声和内容不敏感,适合用于空间光学遥感器的波前误差校正。     

天文定位中倾角传感器的标定

为提高天文定位系统的定位精度,减小倾角传感器安装误差对系统水平测量精度的影响,对系统中倾角传感器的安装参数标定及校正进行了研究.首先,给出基于倾角传感器的天文定位系统工作原理,分析倾角传感器安装过程中存在的误差源.然后,提出一种通过对天文定位系统进行改造,利用系统自身完成倾角传感器安装参数标定的方法,并给出了倾角测量数据的校正算法.最后,建立三视场天文定位系统仿真测试平台,对标定方法的性能进行了分析和验证.实验结果表明:该倾角传感器安装参数标定方法的标定精度与倾角传感器自身测量精度保持一致,在全量程范围内校正后的倾角测量结果最大误差为4.315 5″,基本满足天文定位系统中高精度倾角测量要求.     

偏振激光干涉仪的非线性误差实时校正方法

提出一种偏振激光干涉仪的误差校正方法,可实时地对干涉信号的非线性误差进行校正。由于单频激光干涉仪中的光电元件存在的参数误差和位置误差以及外界环境因素的影响,使得输出的4路干涉信号的正交性受到破坏,产生了非线性误差。基于椭圆匹配原理,给出了非线性误差的校正算法和判据。对干涉信号的参数特征进行实时地统计与估值,并借助于对干涉条纹实现16384点细分,从而得到皮米级的位移测量分辨力。搭建了零差偏振激光干涉仪及振动实验装置,对校正前后的信号进行了对比实验。结果表明,经过非线性校正干涉仪信噪比提高超过30dB,测量的分辨力优于10pm/Hz1/2。     

用重叠四步平均算法测量光纤连接器端面的曲率半径

曲率半径(ROC)是光纤连接器端面三个最重要的控制参数之一。介绍了测量该曲率半径的一种算法:重叠四步平均法(OAF)。对算法过程中涉及的被测波面相位主值计算及表面面形重构等方面作了理论分析,给出了模拟结果。分析了移相器位移误差对曲率半径测量的影响,给出了ROC误差与移相器位移误差关系的曲面图,并对四步平均法和OAF算法产生的ROC误差作了比较。结果表明:在有移相器位移误差情况下,OAF算法优于四步平均法,且在普通的标定误差≤5%和非线性误差≤5%所构成的移相器位移误差范围内,由OAF算法产生的光纤连接器端面ROC测量误差<7.2×10-5。     

基于CCD探测器的点目标成像平均半径误差分析及最优阈值选择

在反射式望远镜系统误差校正过程中,常以点目标的清晰度函数作为成像质量的评价指标。通过优化算法对存在误差的参量进行校正,使清晰度函数达到极值。平均半径作为点目标成像的清晰度函数由于具有适用范围大、动态特性好的特点而得到广泛的应用。然而,在实际工作过程中,由于探测器噪声等因素的影响,平均半径计算值与理论值存在一定的偏差,从而对校正过程产生影响。对噪声下平均半径的计算误差以及阈值对误差的影响进行了理论和仿真分析,结果表明存在最优阈值使计算误差达到最小,并对不同噪声强度下仿真的最优阈值数据进行拟合,给出了最优阈值拟合公式,分析表明该公式能够较准确的计算最优阈值。     

一种基于离散频谱校正的SPIDER信号处理改进方法

介绍了光谱相位相干电场重构法（SPIDER）信号处理的原理,提出一种基于离散频谱校正的SPIDER信号处理改进方法,该方法可克服采样速率不足带来的信号处理误差。试验发现：在无噪声情况下,当取的校正点数足够多,基本可以达到无偏校正;而在有噪声的情况下,应适当选取校正的点数,来增强抗噪性能。该方法能在信噪比较差的情况下,得到时间延迟τ。经过仿真计算,在光谱仪最小分辨率和测量范围的限制情况下,该方法能够突破该限制在时谱上造成栅栏效应,大大提高SPIDER中时延参数的测量精度。该方法实现简单,精度高,抗噪性能好,无需改动设备就能提高系统精度,可广泛应用于SPIDER技术中。     

高阶截断误差的斜率和曲率混合型波前重构算法

研究了斜率和曲率混合型区域波前重构算法,提出了通过减小重构方程的截断误差来提高波前重构精度。利用泰勒展开推导了波前值、波前斜率和曲率值三者间的数学关系,得到了截断误差为相邻两波前测量点间距五次方的重构方程。将该方程用于波前重构中,提出了一种新的斜率和曲率混合型波前重构算法。通过重构仿真对比了该混合型算法与现有混合型算法的波前重构误差。结果表明,在忽略测量噪声的情况下,提出的算法将相对重构误差降低了约两个数量级;在考虑测量噪声的情况下,提出的算法在对高阶像差的重构时,具有更小的相对重构误差。提出的高阶截断误差的混合型波前重构算法较现有的混合型算法需要的计算量更小,更利于实时波前重构。     

点衍射波前无镜头干涉测量中横向偏移误差校正方法

为了最大程度减少误差环节,点衍射球面波前精度的干涉测量中通常采用无镜头测量方式。点衍射干涉波前在大数值孔径与大横向偏移量情况下存在的结构误差将严重影响测量精度,且无法利用传统方法加以校正。针对该问题,提出了一种基于三坐标重构以及对称偏移补偿的点衍射干涉波前测量中结构误差的高精度校正方法,以实现对大数值孔径及大横向偏移点衍射球面波前无镜头成像测量中的结构误差校正。该方法首先采用三坐标重构方法对系统误差进行预校正,再针对干涉中点源横向偏移引入误差存在的对称性,采用对称横向偏移补偿对由三坐标重构误差而引入的残余结构误差进一步校正。分别进行了数值仿真和测量实验对所提出方法的可行性进行了验证。结果表明,该方法达到了λ/10000的校正精度,对于点衍射球面波前高精度测量标定以及非镜头成像干涉检测中结构误差的高精度校正具有重要的应用意义。     

白光和红绿蓝光LED可调光源研制

为了提高LED光源色温和亮度的调节精度和准确度,结合色温由低向高变化时光色所呈现的渐变特点,提出了一种低色温白光LED灯珠、高色温白光LED灯珠加红绿蓝光LED灯珠补偿式调光的方法.将色温分成三个部分进行调节,每个部分选用不同的LED灯珠组合来进行调光.实验结果表明:不同组合情况下的LED光源的初始输出色温相对于目标值的偏差范围在1％以内;亮度可以在保证色温不变的情况下独立进行调节,初始输出值与目标值的偏差范围在1％以内;经过微调之后可以达到目标值;达到了色温和亮度独立调节的要求;光源发光稳定,不会因为长时间工作而影响调节精度.     

Visualization and interferometry for cylindrical and spherical sample tomography and profilometry

A technique combining image processing and laser interferometry for visualizing and detecting the deformation of transparent cylindrical and spherical sample is proposed. This deformation includes geometric deformation such as volume transition in profilometry and physical deformation such as refractive index change in tomography. Phase contour lines are used for quantitative analysis and graphical representation of the deformation. This method allows us to visually detect the spatial variation of the deformation field and to evaluate the test quality such as misalignment of optical system. A theoretical analysis using phase contour map to characterize the deformation field is described in detail. A method using phase contour map to qualify the interferometric test is proposed. Analysis of test examples is carried out. Suggestions on using phase contour line method to ameliorate test system design are finally discussed.     

Quantum and Classical Disparity and Accord

Discrepancies and accords between quantum (QM) and classical mechanics (CM) related to expectation values and periods are generally found for both the harmonic oscillator (SHO) and a free particle in a box (FPB), which may apply generally. These indicate non-locality is expected throughout QM. The FPB energy states violate the Correspondence Principle. Previously unexpected accords are found and proven that 〈x ²〉 _CM =〈x ²〉 _QM and τ _CM =τ _QMb (beat period i.e. beats between the phases for adjoining energy states) for the SHO for all quantum numbers, n. However, for the FPB the beat periods differ at small n. It is shown that a particle’s velocity in an infinite square well varies, no matter how wide the box, nor how far the particle is from the walls. The quantum free particle variances share an indirect commonality with the Aharonov-Bohm and Aharonov-Casher effects in that there is a quantum action in the absence of a force. The concept of an “Expectation Value over a Partial Well Width” is introduced. This paper raises the question as to whether these inconsistencies are undetectable, or can be empirically ascertained. These inherent variances may need to be fixed, or nature is manifestly more non-classical than expected.     

黑克、布劳、及伯曼-温采尔代数的诱导及分导系数和量子经典李代数的耦合与重新耦合系数

本文总结了计算黑克、布劳、及伯曼 温采尔代数在各种工数链下诱导及分导系数的线性方程方法(LEM)。特别强调了关于A,B,C,D型李代数及其量子情形与其中心代数之间的舒尔 魏尔 布劳双关性关系。这一关系使我们能够利用相应中心代数的诱导及分导系数计算出经典李代数及其量子情形的耦合与重新耦合系数。讨论了从该方法得到B,C,D型李代数不可约表示克罗内克积分解的应用。基于LEM还得到了处理对应于置换群CG系列问题的黑克代数张量积的方法。     

Nano and micro-scale fluid and plasma dynamics: present and future applications

In this letter, we illustrate the importance of fluid dynamics research by considering two particular areas of study: nano- and micro-scale fluid and plasma dynamics. We show how improved scientific knowledge of nano- and micro-fluid dynamics can significantly enhance our future. Application is also discussed regarding environmental aspects.     

国外超导材料技术研究政策和方向

超导材料技术是21世纪具有战略意义的高新技术,极具发展潜力和市场前景。世界各发达国家纷纷制定研发计划,给予高度重视和大力支持,加快超导材料技术的基础研究和产业化发展。主要从美国、日本、欧洲国家、韩国等国家的相关研发计划、政策以及主要科研机构的研发概况出发,阐明目前国外超导材料技术的研究政策和方向。     

激光跟瞄仿真系统及两种跟瞄方法

基于OpenGL和大气传输光学分析的3维全数字仿真是激光跟瞄系统的重要研究手段。为提高跟踪和瞄准精度,从激光跟瞄仿真系统整体出发,研究了目标成像中的投影变换、成像与跟踪的关系、高精度跟踪现有算法的控制过程仿真等内容,并提出了基于大视口、目标大气传输图像序列的跟瞄仿真技术。说明了仿真系统中跟瞄精度分析的特点。就某仿真场景,设计了"头部顶点"和"两点提取"两种跟瞄方法,在不同大气湍流条件下得到了它们的跟瞄精度,说明应用该激光跟瞄仿真系统,能够预先设计、测试和验证一些跟瞄方法,帮助进行算法分析和改进,从而提高工作效率和节约成本。     

Spectroscopy and Photophysics of Iso- and Alloxazines: Experimental and Theoretical Study

We present a systematic study of the effect of methyl substitution on iso- and alloxazines in acetonitrile solutions. Substitution patterns have profound effects on both spectral and photophysical properties, with fluorescence quantum yields varying by more than an order of magnitude. TD-DFT calculation were used for the first time to correlate electronic structure changes with the substitution patterns, with good agreement between calculated and theoretical band positions and oscillator strengths. Both n-pi* and pi-pi* states in these compounds are predicted, with the oscillator strengths indicating that only the pi-pi* states should be observable in the absorption spectra. Substitution patterns are shown to be responsible for energy order inversion between these states.     

Rapid and flexible laser marking and engraving of tilted and curved surfaces

We present a novel method for rapid and flexible laser marking and engraving of tilted, curved and freeform work-piece surfaces. The method is based on integrating a three-dimensional (3D) laser measurement system into a 3D laser marking system. We use the same laser source and optics for measurement and processing with a minimum of additional hardware components. A low power CW laser regime is used to measure the 3D shape of a work-piece surface while a high-peak power-pulsed laser regime is used for processing. The acquired 3D surface data are used to determine the 3D trajectory of the processing beam focus. Neither the 3D shape of the work-piece nor its orientation needs to be known in advance as long as the processed surface lies within the working range of the 3D laser processing system. This eliminates the need for exact work-piece positioning before processing and substantially improves processing flexibility (allowing, e.g. variations in work-piece shape or/and orientation from mark to mark). This paper discusses key issues concerning an implementation of the method and presents typical examples of markings and engravings, which demonstrate the advantages of the method with respect to the existing industrial 2D and 3D laser marking and engraving methods. The method can also be applied to flexible laser structuring and microprocessing of curved surfaces.