基于数字标尺的等厚干涉实验仪

运用数字化标尺技术,研制GDG-2型光电等厚干涉实验仪,实现牛顿环直径的直接测量,并将测量值由LED数码管显示.该仪器简化了实验操作,提高了实验效率,提高了测量精确度.     

干涉法测量光学材料非线性折射率的方法研究

提出了一种基于楔形平板等厚干涉原理测量光学玻璃非线性折射率变化的方法。在理论分析的基础上,建立了变形的等厚干涉条纹变化△e／e与待测玻璃平片（K9玻璃）折射率变化量△nb之间的数学模型;在选取一定的实验条件下,获得等厚干涉实验测量干涉图样,并利用MATLAB对实验所得的干涉图进行图像数据处理分析计算,恢复出非线性变化光学玻璃材料的折射率变化量△nb该方法的测量精度可达10^-6。     

基于数字全息技术的迈克尔逊干涉仪设计与应用

传统的迈克尔逊干涉仪只能简单地呈现光的干涉图像,并不能生动体现光的波动特性及其形貌特征,且测量过程繁琐。针对这些问题,提出了一种基于数字全息技术的新型迈克尔逊干涉仪实验装置。该装置采用2个CCD相机代替传统迈克尔逊干涉仪中的平面反射镜,并引入与球面光相干的平面参考光与球面光发生干涉,利用数字全息技术直接获取2个CCD记录面上的球面光复振幅信息,然后通过最小二乘拟合获取球面波参数,并对球面光复振幅进行解调得到居中后的球面光复振幅,最后通过数字干涉的方法实现两球面光的干涉。实验结果表明,该装置能实时生动地显示入射球面光的三维图像和两球面光的干涉图像,同时根据拟合得到的参数能便捷地测量透明等厚介质的折射率,实验中测量了3种不同材料的折射率,其误差均能控制在±5%以内,有较高的测量精度。     

光的等厚干涉图像数据处理系统

将数字图像处理技术应用于牛顿环等厚干涉实验的数据处理过程,以方便测量平凸透镜的曲率半径。以JAVA语言为开发工具深入研究了牛顿环数字图像处理、测量与识别方法。主要包括图像的采集与增强、灰度化与二值化、滤波处理与降噪处理等,并在此基础上,设计算法以确定干涉圆环半径及其圆心,实现了等厚干涉实验数据的图像化处理,既提高了测量精度,也提升数据处理的效率。     

声速测量及声波的波动学规律研究

声速除了可利用共振干涉法和相位比较法测量外,还可以用干涉、衍射及“洛埃镜”反射等方法测量．声速实验的改进,不仅可扩展声速测量的方法,而且也可加深学生对波动学规律和本质的理解．     

等厚干涉实验中缺陷检测的数值模拟

利用数值方法研究了等厚干涉实验中平面玻璃存在凸凹缺陷时的干涉条纹,给出了不同缺陷尺寸、高度或曲率情况下的条纹变化性质,讨论了利用干涉图像进行缺陷检测的方法。该研究给出等厚干涉实验中的典型问题的数值求解办法,结果形象直观,便于理解。     

利用等厚干涉法测量玻璃弹性模量简

提出了一种基于等厚干涉原理测量玻璃弹性模量的方法。在标准平板玻璃上表面和待测平板玻璃下表面形成空气薄膜劈尖,分别测量待测平板玻璃在自然和受力两种状态下等厚干涉条纹的分布情况,从而得出玻璃弹性模量。该方法有效消除了玻璃平板表面不平整、材料内部不均匀和自身重力等因素对测量结果的影响。干涉条纹的分布信息通过CCD图像采集及计算机处理获得。该方法原理简单,设备常见,测量精度高,适用于实验教学,也可用于科研测量。     

利用等厚干涉法测量玻璃弹性模量

提出了一种基于等厚干涉原理测量玻璃弹性模量的方法。在标准平板玻璃上表面和待测平板玻璃下表面形成空气薄膜劈尖,分别测量待测平板玻璃在自然和受力两种状态下等厚干涉条纹的分布情况,从而得出玻璃弹性模量。该方法有效消除了玻璃平板表面不平整、材料内部不均匀和自身重力等因素对测量结果的影响。干涉条纹的分布信息通过CCD图像采集及计算机处理获得。该方法原理简单,设备常见,测量精度高,适用于实验教学,也可用于科研测量。     

牛顿环虚拟实验系统研究

为了弥补传统牛顿环干涉实验中视场范围狭小,回程误差消除困难,环境扰动等实际问题,加深学生对牛顿环等厚干涉实验的基本理解。本文基于LabVIEW设计并实现了虚拟牛顿环干涉实验。该虚拟实验可实时输入等厚干涉测量法所需的相关虚拟实验参数,并绘制相应的牛顿环干涉图样。同时,该牛顿环虚拟实验对所测量平凸镜半径实验结果进行相应的误差分析。     

牛顿环干涉实验的改进

研究光的干涉现象可以进一步加深对光的波动性的认识,产生光的干涉的仪器很多,牛顿环仪是一种常见的观察光的干涉的光学器件、用牛顿环仪可以观察到光的等厚干涉,对其干涉条纹有关量进行测量,便可以很精确地测得产生牛顿环干涉条纹的光学元器件的一些特性参数、用牛顿环仪可以测单色光的波长、组成牛顿环仪的平凸透镜的曲率半径,检验物体表面的光洁度和平面度.用牛顿环干涉实验测平凸透镜的曲率半径是大学物理实验中的基本实验.笔者根据多年的教学实践,认为该实验中存在一些问题,而且在数据处理方法上没有一个规范和统一的方法,本文就此进行探讨与研究.     

用激光干涉法测量长度的智能化处理技术研究

介绍利用激光干涉与数字图像处理技术以及应用FFT分析干涉涤纹方法，分析并解决测量端面长度标准中条纹图的处理技术。应用这种方法不但提高了测试过程的自动化程度，而且大大地提高了测量精度。文中给出了最典型的端面长度标准量块的干涉条纹小数部分的实测结果。     

傅立叶变换用于全息三维物体面形测量

介绍了将傅立叶变换用于全息三维面形测量的基本原理和实验装置。首先用全息干涉条纹替代投影条纹投影到待测物体上 ,在相位解调中 ,结合Gerchberg迭代算法对变形条纹进行处理 ,然后用汉宁窗口进行数字加权滤波。结果表明 ,该测量系统实验装置简单 ,测量精度高 ,速度快 ,适用于复杂大物体三维面形测量     

基于迈克尔逊干涉的傅里叶变换散斑形貌测量技术

提出了电子散斑干涉载频调制测量物体形貌的方法。采用典型的迈克尔逊干涉光路,将物体偏转一微小角度（等效为物面与参考面间形成空气楔）产生等厚干涉,可在物体的表面引入包含物体高度信息的载波干涉条纹。用CCD采集该载波条纹图,利用傅里叶变换法可解调出物体高度的位相信息,从而实现物体的形貌测量。介绍了电子散斑干涉载频调制测量物体形貌的原理,并进行了实物测量,给出了实验结果。由于该方法采用散斑干涉方法测量物体形貌,所以具有灵敏度高的优点。     

单元件干涉数字全息的光线追迹模型

基于棱镜对的单元件干涉可以获得透射物体的相位信息,即数字全息,具有结构紧凑、干涉条纹稳定、测量精度高等优点。采用光线追迹方法,综合考虑了棱镜对的方位角旋转、斜面偏心等参数,建立了光线追迹等效模型,仿真了数字全息干涉条纹,给出了条纹密度变化及倾斜的解析表达式。针对单模和多模光纤等微结构光学元件,获得了干涉数字全息图,并反演出其折射率分布。搭建了显微成像单元件干涉实验装置,获得了实际测量干涉图样,实验与仿真结果一致,证明了本模型的有效性。     

长度测量中干涉条纹的自动识别技术研究

利用激光干涉与数字图像处理技术以及应用FFT分析干涉条纹方法,分析并解决了测量端面长度标准中条纹图的处理技术,应用这种方法不但提高了测试过程的自动化程度,而且大大地提高了测量结果的精度,并给出了最典型的端面长度标准量块的干涉条纹小数部分的实测结果.     

Visualized measurement of the acoustic levitation field based on digital holography with phase multiplication

By using digital holographic interferometory with phase multiplication, the visualized measurement of the acoustic levitation field (ALF) with single axis is carried out. The digital holograms of the ALF under different conditions are recorded by use of CCD. The corresponding digital holographic interferograms reflecting the sound pressure distribution and the interference phase distribution are obtained by numerical reconstruction and phase subtraction, which are consistent with the theoretical results. It indicates that the proposed digital holographic interferometory with phase multiplication can successfully double the fringe number of the interference phase patterns of the ALF and improve the measurement precision. Compared with the conventional optical holographic interferometory, digital holographic interferometory has the merits of quasi real-time, more exactitude and convenient operation, and it provides an effective way for studying the sound pressure distribution of the ALF.     

利用劈尖的等厚干涉测量液体的折射率

利用劈尖的等厚干涉测量了不同液体的折射率。在不改变劈尖夹角前提下,通过读数显微镜,分别得到劈尖在空气和液体中的干涉条纹间距ΔX_空、ΔX_液,从而运用n=ΔX_空/ΔX_液得到各液体的折射率。通过本实验,丰富了折射率测量的方式。     

Digital moiré fringe measurement method for alignment in imprint lithography

Accurate layer-to-layer alignment, which is of prime importance for the fabrication of multilayer nanostructures in integrated circuits, is one of the main obstacles for imprint lithography. Current alignment measurement techniques commonly involve an image detection process for coarse alignment followed by a grating interference process for fine alignment. Though this kind of two-level alignment system is reasonable for measurement, when it is used in real imprint lithography, it is inconvenient because of the existence of a complex loading system that needs space for alignment. In this study, we propose a fine alignment method using only image detection using grating images and digital moiré fringe technology. In this method, though the gratings are also selected as alignment marks for accurate measurement, they do not interfere with the physics. The grating images captured from the template and wafer are used to measure angular displacement and to form parallel digital moiré fringes. The relative linear displacement between the template and wafer is determined by detecting the spatial phase of parallel digital moiré fringes. Owing to the magnification effect of digital moiré fringes, this method is capable of generating accurate measurements. According to the experimental results, this digital moiré fringe technique is accurate to less than 10 nm. In addition, without a complex grating interference system, this method has the advantage of being easy to operate.     

Study on an automatic processing technique of the circle interference fringe for fine interferometry

The fringe center method (FCM) is an important digital processing technique of fringe patterns analysis for interferometry. In this paper, an improved automatic processing technique based on FCM was presented, which correlated the processing link and the looped feature of the circle fringe pattern. It also integrated several techniques including noise removal, the fringe thinning, the fringe patching, assignment of the fringe orders and wavefront reconstruction and can be executed orderly and automatically. Based on the new the algorithms of the fringe patching and assignment of the fringe orders, the fringe feature information was extracted automatically and the interference wavefront was reconstructed by Zernike polynomial fitting method. With the automatic processing technique, the circle interference fringe of the fine polished aluminum disks surface captured by the Twyman-Green interferometer was processed, and the surface profile and the parameters of the disk were obtained automatically. The experiments show that the improved automatic processing technique was more accurate and fast in measurement than the conventional one. It was convenient to use it in in-situ industry inspection.