码盘偏心对叠栅条纹信号相位影响的理论分析

增量式光学编码器根据径向辐射光栅产生的叠栅条纹进行角度测量，两光栅码盘轴之间及其与系统转动轴之间的偏心和晃动，影响着编码器读头输出的叠栅条纹信号的相位，这给角度测量带来了一定的系统误差。根据光栅码盘产生叠栅条纹的基本理论，在改进计量光栅码盘理论模型的基础上，推导出码盘偏心情况下码盘读头输出的叠栅条纹信号相位的理论公式，对码盘偏心给叠栅条纹信号相位带来的偏差、增量式光学编码器光学设计原理及消除此由此带来的系统误差的技术原理进行了分析与讨论。     

一种基于集成扫描光栅微镜和改进型非对称式C-T结构的微型近红外光谱仪

近红外光谱分析技术在航空航天、生物医药、环境检测、食品安全等众多领域均有广泛应用。高性能、微型化、低成本近红外光谱仪是制约基于近红外连续光谱分析的微小型检测装备发展的主要瓶颈，是当前光谱仪发展的主要研究方向。提出了一种基于微光机电系统(Micro-optical electro-mechanical system, MOEMS)集成扫描光栅微镜和改进型非对称式切尼-特纳(Czerny-Turner, C-T)光学结构的微型近红外光谱仪系统结构，分析了光谱仪系统和集成扫描光栅微镜的工作原理，基于光栅相关参数和光谱仪性能指标要求确定了集成扫描光栅微镜最大扫描角度。分析了改进型非对称式C-T初始光学结构像差，基于ZEMAX光学设计平台完成了光谱仪光学系统的仿真和优化设计，确定了系统关键参数。仿真分析了平凸柱面透镜对改进型非对称式C-T光学结构系统分辨率、检测灵敏度等性能参数的影响。基于仿真优化结果，完成了微型近红外光谱仪机械结构设计、加工与装调，搭建实验平台完成了光谱仪相关性能参数测试。结果表明，设计的基于MOEMS集成扫描光栅微镜和改进型非对称式C-T光学结构的微型近红外光谱仪，采用重庆大...     

微型MOEMS阿达玛变换近红外光谱仪

提出一种运用微光机电系统(micro-opto-electro-mechanical systems,MOEMS)闪耀光栅,动态产生阿达玛变换模版的微型近红外光谱仪.它具有体积小、价格低、扫描速度快等突出优点.分析了这种新型近红外光谱仪的结构和工作原理,通过对MOEMS闪耀光栅编程,动态生成了 63阶阿达玛模版.实验得...     

一种基于MEMS光栅光调制器的近红外光谱探测系统

基于微机电系统技术的近红外光谱探测系统已成为了近红外光谱仪研究的一个新方向。文章提出了一种基于光栅光调制器的新型近红外光谱探测系统。该系统采用微加工技术制造的光栅光调制器阵列与单点近红外探测器相结合使用的方法进行光谱探测。设计了该光谱探测系统的光学结构, 论述了系统光谱探测原理, 并使用经表面微加工工艺得到的光栅光调制器器件进行了系统分辨本领、波长准确性、系统稳定性、器件响应频率等特征参数测试实验。结果表明,该探测系统在1 320到1 400 nm波长范围内,分辨本领小于10 nm, 波长准确性小于1 nm, 系统稳定性小于0.5%, 光栅光调制器的响应频率为5kHz。实验结果证明了该近红外光谱探测系统的可行性, 为研制基于微机电系统光栅光调制器的微型化近红外光谱仪提供了理论基础及实验指导。     

光栅光阀的光学特性分析和仿真

光栅光阀是一种基于微型机电系统（MEMS）工艺的光调制器,利用其表面具有的可选择的变形部分（可动光阀）,提供衍射光栅,被应用于投影显示等领域。光栅光阀的光学性能决定其在投影显示系统中应用的成败。依据多光束干涉理论和衍射理论对光栅光阀工作状态的光学特性进行了详细的理论分析和计算机仿真。结果说明,光栅光阀在工作中处于“开”态时,可动光阀下降的距离应该是入射波长的1／4倍;设计时选择h=λ0／2,δ=Aλ0／4;当间隙处的反射率不同时,占空比对光栅光阀的光学特性有着不同的影响,给出了占空比与反射率的最佳组合值。     

面向微型近红外光谱仪的高效扫描光栅微镜设计（英）

近年来,随着微光机电系统(MOEMS) 技术的快速发展,光谱仪朝着微型化、低成本、高性能方向发展。基于MOEMS技术制作的闪耀光栅可集成于扫描微镜,其作为近红外光谱仪的核心部件,可实现单管探测器代替昂贵的阵列式探测器,以降低近红外光谱仪成本与体积。设计了一种高性能扫描光栅微镜,以提高光谱仪的探测灵敏度。扫描微镜表面集成高衍射效率光栅,背面制作电磁驱动线圈。采用光学软件与有限元方法对器件参数进行优化。仿真结果表明:扫描光栅微镜谐振频率为484.38 Hz,最大扭转角度为4.55,在800~1800 nm工作波长范围内,整体动态衍射效率在54%以上且最大值达90%。     

锥形光栅衍射特性分析

针对光学绝对式编码器的分辨率和尺寸之间的矛盾,自行设计了一种锥形光栅进行高位细分.以夫琅和费衍射理论为基础,分析了锥形光栅的光学衍射特性,初步推导了利用锥形光栅实现光学细分的基本原理,并通过实验验证了上述的理论分析结果.     

二维光栅光调制器阵列的光学分析与实验

基于标量衍射理论分析了二维光栅光调制器的衍射特性,提出了投影系统的光学处理方法,利用Matlab软件进行了仿真分析.分析结果表明,二维光栅光调制器的衍射光强分布是单个像素衍射光强的干涉叠加,其分布趋势与单个光调制器的衍射光强分布类似;通过反傅里叶变换可将各个调制器的衍射光重新分开而成像.如果用±1级衍射光的成像,相位为2kπ的调制器在投影面得到一个明亮的像,而相位为(2k-1)π的调制器在投影像面上得到一个黑暗的像.通过一个基于静态微光电系统光栅光调制器的投影光学系统得到了一幅明暗调制的像,证明了光栅光调制器用于投影显示的可行性.     

亚波长光栅调制的偏振稳定垂直腔面发射激光器研究

基于微光学技术设计得到了偏振稳定垂直腔面发射激光器结构, 将亚波长光栅结构集成在上分布布拉格反射镜表面, 光栅周期小于材料中光波长, 透射波和反射波中仅包含零级衍射, 避免了高级次衍射造成 的损耗. 集成光栅后不同偏振方向光阈值增益不同, 从而实现偏振控制. 实验结 果显示, 集成亚波长光栅结构后, 整个激射过程中偏振方向被固定在平行于光栅槽方向上, 获得偏振稳定激光输出, 正交偏振抑制比大于12 dB, 且阈值电流仅增大7.14%.     

微型可编程光栅最大闪耀角的理论分析与实验

在微机电系统技术的基础上,采用两层多晶硅表面微加工工艺.设计并加工制作了一种闪耀角可调式的微型可编程光栅.介绍了微型可编程光栅的基本工作原理及结构设汁特点.针对其最主要的一个光学参量--最大闪耀角,根据设汁的光栅结构尺寸进行了理论计算,并利用ANSYS有限元仿真结合Matlab软件的数据处理功能进行了数值模拟.没计并搭建了一个简单易操作的光学实验系统,对最大闪耀角进行了实际测量.结果表明.理论计算、数值模拟以及实际测量的最大闪耀角非常吻合,制作的微型可编程光栅的最大闪耀角超过5°.     

采用正弦微窗光栅的位移传感器

研制了一种新型的光栅位移传感器,它采用了一种被作者称为正弦微窗光栅的新元件作为指示光栅,用于消除光栅信号中的高次谐波,所为正弦微穿光栅是一种由许多微小的正弦穿孔排列组成的光栅。介绍了采用光学图形发生器和刻蚀镀膜工艺制造这种光栅的方法。并将制成的正弦微穿光栅用于光栅位移传感器的设计。实验表明,新型传感器能够很好地抑制光栅信号中的高次谐波,可将高次谐波总旧降至基波的２％以下。     

Stepped chirped fiber Bragg grating encoder/decoder for spectral OCDMA

Based on the coupled-mode theory of fiber grating and codes theory, the design of an optical code division multiple access (OCDMA) encoder/decoder with stepped chirped fiber Bragg grating (SCFBG) has been proposed. The length of each uniform subgrating, the realization of encoding and decoding are provided. Numerical result is also presented and discussed.     

用于步进啁啾光纤光栅的掩模板原理和设计

本文提出了用于步进啁啾光纤光栅制作的相位掩模板的原理和设计;最后,作为在OCDMA编/解码器中的应用,阐述了对步进啁啾光纤光栅进行强度调制地址码编码的实现方法.     

40 Gb/s超短光脉冲序列的四相编解码实验研究

采用3码片的超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)作为编/解码器,该编/解码器光栅包含3段子光栅(空间码片),在相邻的空间码片的边界处存在离散的四相相移(0,π/2,π,3π/2)。利用四相编解码所具有的良好自相关和互相关特性,成功实现了单信道速率高达40 Gb/s,码片速率高达240 Gchip/s的全光编解码实验。据我们所知,这是利用光纤布拉格光栅作为编/解码器的全光码分复用(OCDM)系统所达到的最高单信道传输速率。理论计算和实验结果表明了利用超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)实现多相高速全光编解码的可行性。这样高速的全光编解码可以应用于光码分复用系统和分组交换网络。     

Optical encoder based on Fractional-Talbot effect using two-dimensional phase grating

This work presents an optical encoder that uses a two-dimensional phase grating. Rather than using a four-windowed scanning grating, this design with a special two-dimensional phase index grating generates two sinusoidal signals that are mutually phase-shifted by 180°. Afterwards, two large-areas, specially structured index grating generates the four 90° electrically phase-shifted scanning signals. The special design of the two-dimensional phase index grating provides more accuracy of phase-shift by using the fact that the  + 1 and −1 diffraction orders are intrinsically phase-shifted from one another by 180°. The gap between the phase index grating and mail scale was increased to three quarters of Talbot distance. The tolerance of gap between the index and main grating is 0.1 mm. The tolerance of yaw motion is ± 0.25°.     

一种基于全息光处理器的可调光编码/解码器设计

提出了一种基于全息光处理器的可调光编码-解码器的实现方案.这种新结构的可调光编码/解码器减小了硬件实现的复杂性,降低了成本和功耗,便于集成.     

不同线型的圆光栅副对光电信号的影响

在轴角编码器的应用中 ,由于其基准元件的圆光栅副的工艺制作、参数 (尺寸、每周线数等 )及使用情况的不同 ,将对光电信号产生较大的影响。通过对三类线型的圆光栅副的理论计算和数据分析 ,图示了各类线型的圆光栅副在每个位置处的 (内径处、中径处和外径处 )透光强度 (即光电信号 )的相对变化 ,列表计算了等宽线条的圆光栅副在不同的每周线数值及中径处占空比不同时的各处光强的相对值 ,并由此推出了光电信号图形形状发生的变化。这些结论将对圆光栅副线型的设计、加工、调试和使用具有较大的参考价值     

基于视频图像测量的母线折弯技术研究

现有折弯机在母线的角度测量中一般采用光栅尺或编码器,针对这种接触式检测方法存在的局限性,提出了基于视频技术的角度检测方法,这种非接触式测量方法不仅使角度的检测更加方便,而且增加了折弯机机头机械设计的灵活性.分析了母线在进行边缘检测时角度存在跳动的原因,提出了一种通过抑制伪边缘的方法来控制检测角度的不稳定性.以铜、铝母线...     

Moiré displacement measurement technique for a linear encoder

The light intensity diffracted from superimposed dual transmission gratings is sensitive to their relative lateral displacement but is also affected by changes in the air gap between them. Averaging the diffracted light intensities obtained in the gap range of a Fourier image distance, the resultant intensity was almost independent of the gap between the two gratings and had a period of half the pitch of the grating for the lateral displacement. This method can be used for a linear encoder in precision machining.