偏振条纹扫描干涉仪

本文用位相物体偏振编码的观点,阐述了位相的偏振测量和干涉条纹的偏振扫描原理。文中指出了两类线偏振编码器的结构,提出了偏振条纹扫描小孔干涉仪,并详细分析了其原理、扫描误差及其修正。所提出的方法都得到实验的证实。     

用于光学车间检验的偏振小孔球面干涉仪

本文简要地介绍了用于光学车间检验的偏振小孔球面干涉仪光学原理、功能及特点等。     

光纤-空间混合光路干涉仪

构建一种光纤-空间混合光路干涉仪,由光纤发射点光源假设导出空间干涉条纹形状的几何形式并进行实验验证;建立干涉光强参数应用模型,讨论了干涉仪的条纹可见度及其偏振特性;理论、实验和参数应用模型表明,此类干涉仪具有结构紧凑、可视化和操作便利性特点,可以作为通用干涉仪用于条纹相移型检测、剪切干涉型测量和光学全息,亦可扩展其光纤传感功能.     

点衍射干涉检测技术

本文介绍了点衍射干涉仪不同发展阶段的特点和应用。点衍射干涉仪由波长量级的针孔产生高质量的球面波作为参考波前,能够得到衍射极限性能的分辨率。按照不同的光路特点,点衍射干涉仪可分为点衍射共路干涉和点衍射非共路干涉两种结构,主要应用于高精度波前检测和面形检测。共路干涉结构简单紧凑,对环境振动不敏感,对光源相干度要求不高,可利用光束偏振态及光栅衍射分束的特性对传统点衍射板进行改造,在全共路点衍射干涉仪中引入时间相位调制技术和干涉对比度可调技术,可进一步提高波前检测精度。采用反射式针孔和各种光纤结构发展了非共路点衍射干涉仪,实现了大口径、高精度球面反射镜面形的测量。本文重点阐述了用于极紫外光刻投影物镜中高精度球面反射镜面形检测的反射式针孔点衍射干涉仪,并展望了点衍射检测技术在生物检测等领域的应用前景和发展趋势。     

环形共光路点衍射干涉仪

建立了一种基于偏振掩膜板与环形共路结构的点衍射干涉仪,通过旋转偏振片可以改变参考光与测试光之间的相对光强,实现干涉条纹对比度的调节,能够获得最高对比度的干涉条纹,并且针对条纹对比度进行了详细的理论分析;由于系统中线性载频幅度极易调节,可以有效地改善傅里叶变换法的相位提取精度;验证性实验被完成。     

非球面条纹扫描式剪切干涉检验法

本文论述用横向剪切干涉仪精确测量光学非球面波象差的方法。用计算机控制干涉相位测量技术,可进行高精度的检测和实时数据分析。本系统主要由有平行平板的横向剪切干涉仪、压电式驱动反射镜、象探测器和具有图象显示的微处理机组成。剪切干涉仪产生与波面导数相应的条纹图,用条纹扫描方法进行分析。对所得数据积分,便可求出波象差。对相对孔径为f/4的非球条面反射镜进行测量,测量精度为1/32λ均方根。     

光纤点衍射干涉仪中球面参考源偏振控制系统的设计

极紫外光刻光学检测通常使用光纤点衍射干涉仪,光纤衍射的圆偏振态光束可以提高干涉条纹的对比度、减小衍射球面波的像散,对于提高检测精度有十分重大意义。用穆勒矩阵分析了相位控制型偏振控制器的工作原理,得到只需两个控制通道就可以调控到圆偏振态的结论。设计了光纤点衍射干涉仪球面参考源的偏振控制系统,并用琼斯矩阵分析了光束经过偏振控制系统后的光强变化,得到光强最小时两个控制通道的控制电压。在理论分析基础上搭建了球面参考源的偏振控制系统,获得了圆偏振态所需的控制电压,并将其输入偏振控制器调控得到圆偏振光,实验结果表明此方法可以在不引入额外误差的同时,快速地实现圆偏振态的调节,并且理论计算与实际的误差不超过7.5%,证明了该方法的可行性。     

空域移相偏振点衍射波前检测技术

点衍射干涉仪结构简单、共光路、测量精度高, 空域移相干涉仪抗振性能优越, 两者在波前检测领域获得了广泛的应用. 本文采用激光打孔技术, 通过在金属纳米线栅偏振片上制备小孔, 制作了偏振点衍射板; 结合分光结构的空域移相技术, 搭建了空域移相偏振点衍射干涉仪, 并对一焦距为550 mm, F_#10的平行光管准直物镜透射波前进行测量, 与法国Phasics公司生产的商业化波前传感器SID4的测量结果相比较, 两者峰谷值相差0.09λ, 均方根值相差0.012λ ; 利用35项Zernike多项式拟合两者的测量结果, 将拟合得到的系数在同一坐标轴下绘制成两条曲线, 两者基本重合, 从而验证了所搭建的空域移相偏振点衍射波前检测装置的测试精度. 从而在传统点衍射干涉仪的基础上引入了空域移相技术, 实现了波前的高分辨率、高精度、实时检测, 并且提高了对振动、气流等环境因素的抗干扰能力.     

新型偏振风成像干涉仪中偏振化方向对调制度和干涉强度的影响研究

简要论述了新型偏振风成像干涉仪的原理;分析了偏振风成像干涉仪的各光学部件的偏振化方向对调制度和干涉强度的影响;给出了起偏器的偏振化方向、干涉仪两臂λ/4波片及出射位置处λ/4波片的光轴取向偏离理想方向时干涉仪调制度和干涉强度的理论表达式;采用计算机模拟分别给出了调制度随各偏角变化的曲面图及风速、温度反演误差随各偏角变化的曲线图;给出了温度精度为5K、风速精度为20m/s时偏振化方向的误差容限.该研究对新型偏振风成像干涉仪的研究、研制提供了一定的理论依据和实践指导,对高层大气光学被动探测以及空间探测、对地观测都具有科学意义和应用前景.     

一种可调横向剪切量的新型偏振干涉成像光谱仪

为了克服传统成像光谱仪稳定性差,干涉条纹杂乱复杂等缺点,提出了一种基于可调横向剪切量萨伐尔(Savart)偏光镜的新型偏振干涉成像光谱仪。具体分析推导了光线入射角变化对这种新型的可调横向剪切量萨伐尔偏光镜的光程差、偏振度以及对系统干涉条纹的影响;简要论述了这种新型偏振干涉成像光谱仪的工作机理和运行方式,从原理上论证了它具有重量轻、体积小、抗震性好、适用范围广、分束光线平行均匀分布、干涉图样清晰、处理简便等诸多优点,为新型可调横向剪切量的偏振干涉成像光谱仪的设计、研制、调试和工程化提供理论依据和实践指导。     

Modified polarization point diffraction interferometer with extended measurable NA for spherical surface testing

The small pinhole of point diffraction interferometer based on pinhole-point diffraction places ultra-high requirement on both the adjustment of testing system and performance of CCD camera. Besides, poor fringe contrast due to the low reflectivity of test spherical surface would limit the measurement precision in the processing of fringe pattern. A modified polarization point diffraction interferometer with extended measurable numerical aperture (NA) is presented for testing the spherical surfaces with low reflectivity. Measurement error factors as well as the corresponding calibration procedure are introduced in detail. Comparing with the results of Zygo interferometer, measurement accuracy with root-mean-square (RMS) value about 0.0026λ and peak-to-valley (PV) 0.0134λ is achieved. The system has good measurement repeatability, and the standard deviation of measurement results RMS better than 0.0010λ is obtained. The proposed interferometer reduces the difficulty in the adjustment of the system and provides a feasible way for testing the surfaces with low reflectivity and high NA.     

“Hot spots” induced near-field enhancements in Au nanoshell and?Au nanoshell dimer

The influence of “hot spots” on the near-field properties of Au nanoshell and Au nanoshell dimers have been investigated by means of the finite element method. It is found with increasing the pinhole radius R that the maximal enhancement of near-field for Au nanoshell with pinhole parallel to the polarization increases from 17.906 at R=0 nm to 36.979 at R=0.8 nm, and then almost shows a negligible radius dependence. Large electric fields also can be observed inside the pinhole perpendicular to the polarization, which increases with increasing the pinhole radius. The near-field of Au nanoshell dimer depends strongly on the polarization and propagation directions of the incident light. Exponential decay behavior is found for the maximal enhancement of the electric field in the dimer junction as a function of the dimer separation. Furthermore, a very strong electric field is found in the junction between two Au nanoshells when the pinholes are located near the gap between the nanoshells.     

光电等厚干涉实验仪

应用CCD摄像和数字电子技术,研制了新型光电等厚干涉实验仪,不仅能将等厚干涉图像放大显示在监视器屏幕上,而且还可对图像进行数字化读数测量介绍了该仪器的结构和测量原理,以及使用该仪器做“用牛顿环法测透镜的曲率半径”实验的方法,并评定了测量结果．实验结果表明,该仪器不仅干涉条纹图像显示清晰,便于演示实验,而且操作简单,测量精度较高．     

双孔干涉产生偏振奇点分析

在近轴近似的条件下,采用标量衍射积分的方法,对电磁场的双孔干涉进行了研究,并对千涉场中产生偏振奇点的情况进行了推广。在研究中通过双孔的光电场为线偏振状态,具有不同的偏振方向。数值计算结果表明,即使通过双孔的光电场的相位相同,只要双孔的尺寸存在一定的差异,干涉场中除了能够产生普通的的线偏振外,圆偏振奇点也会出现。     

信噪比对偏振耦合测试影响分析

以白光麦克尔逊干涉仪对双折射保偏光纤的偏振耦合进行测试,并基于仪器结构建立了测试扫描结果的数学模型.分析及仿真了信噪比对耦合强度及耦合位置检测的影响大小及变化趋势.信噪比大于32dB,可满足偏振耦合测试的要求.     

Digital speckle interferometry for assessment of surface roughness

In this work, the principle of interferometry is used to assess the surface roughness of the machined surfaces. Interferometry produces an interference fringe pattern when two or more light waves interact with each other. It is one of the important tool for precision optical metrology and testing. Well-known advantages of the phase shifting interferometry include high measurement accuracy, rapid measurement, good result even with low contrast fringes and that the polarity of the wave front can be determined. In fringe projection techniques, a known optical fringe pattern is projected onto the surface of interest. The fringe pattern on the surface is perturbed in accordance with the profile of the test surface, thereby enabling direct derivation of surface profile.In this work, an attempt has been made to assess the surface roughness using a speckle fringe analysis method of five frame phase shift algorithm for machined surface (ground surface). As these fringes are too noisy, advanced filtering technique has been used so as to reduce noise and to get improved wrapped phase map from the phase shifted fringes. A phase unwrapping software has been developed using discrete cosine transform (DCT) to generate the three-dimensional (3-D) profiles. Finally, it is compared with R_a values measured using a mechanical stylus instrument, showing good agreement.     

结构光照明显微中的偏振控制

结构光照明显微(structured illumination microscopy.SIM)作为一种宽场超分辨光学显微成像技术,具有成像速度快、光漂白和光毒性弱等优点,是目前主流超分辨成像方法之一.在SIM技术中,正弦强度分布的条纹结构光场的对比度决定了SIM超分辨图像的质量.低的条纹对比度将导致样品中超衍射极限的高频信息被噪声掩盖,从而无法解析出超分辨信息.结构照明入射光的偏振态调控决定了干涉条纹的对比度,是SIM的关键技术.鉴于此,本文总结对比了几种典型的SIM系统偏振控制方法,同时提出了一种使用零级涡旋半波片的偏振控制方法.实验证明,与其他方法相比,采用零级涡旋半波片法可以获得更高效的偏振控制效果,具有系统结构简单、易使用、可将光能利用率提升到接近100%的优点.     

自参考干涉波前传感器中针孔直径对闭环自适应光学系统校正精度的影响

使用自参考干涉波前传感器(SRIWFS)进行波前的绝对测量时,为了获得近似平面波前的参考波,针孔直径应该不大于无畸变光学系统艾里斑直径(d_A)的一半,然而这必将导致光能利用率的严重下降.为了最大程度地提高光能利用率并改善干涉条纹的对比度,研究了SRIWFS应用于闭环校正中时所允许的最大针孔直径,这将在闭环开始阶段尤为重要.数值模拟和实验表明,直径不大于1.5d_A的针孔可以获得满意的校正结果,校正后远场斯特列尔比高于80％;同时光能 关键词： 自适应光学 自参考干涉波前传感器 针孔直径 闭环校正