光纤全息散斑干涉计量

脉冲激光经光导纤维传输后，其偏振性变化为随机分布，相干性有所降低，但它用在全息干涉计量中却有突出的优点，对于涉条纹的形成和清晰度没有影响。经常使用的光纤散斑全息干涉系统有两种类型：一种是只用传光束形成物光，参考光，此种系统形成的全息象清晰度有所下降，但做全息干涉计量时对条纹的衬比度和清晰度没有任何影响．另一种类型是物光和参考光都是用光导纤维传输，然后用光纤传象束将物体的象进行传输，再用透镜将其成象在底片上，做双曝光全息干涉时则形成全息散斑干涉计量，用全息方法再现时干涉图类似“杨氏”条纹。本文对上述两种系统，结合实验结果、分三种情况进行了研究。文章共分为三个部分：（一）引言；（二）散斑全息干涉计量；（三）结论。     

两束部分偏振光的干涉场分析

从波的叠加与干涉的基础理论出发,给出了当两束部分偏振光的一个光强极值方向平行时,其干涉场的光强分布和干涉条纹衬比度表达式.该表达式可应用于自然光、线偏振光和由二者组成的部分偏振光参与的干涉过程.在此基础上,对线偏振光与线偏振光、自然光与自然光、线偏振光与自然光等不同偏振态光叠加时的干涉场进行了具体分析,给出了其相应干涉场的光强分布及其干涉条纹衬比度的具体表达式,得到的结果对识别前述各种偏振态光形成的干涉场以及提高干涉仪中相应干涉场的干涉条纹衬比度具有重要意义.     

全息照相中光程差实时监控的一种方法

采用调节全息干涉条纹并使对比度达到最大的方法，使物光和参考光的光程差处于激光器的相干长度范围内，实现光程差的实时监控，并使全息记录光路配合达到最佳状态。此方法对使用短相干长度激光器拍摄优质全息图具有重要的意义。     

电子学全息干涉术用于温度场测量

探讨了用电子学全息干涉术（双称数字全息干涉术）测量温度场分布及其变化的可行性，利用所设计的全息干涉实验光路，对一电烙铁头部周围温度场分布进行了实时全息记录，进而利用一维快速傅里叶变换及数字滤波处理再现出了反映温度场分布的全息干涉条纹图样，实验结果表明，与传统的光学全息干涉术相比，电子学全息干涉术借助于高分辨率CCD记录及高速计算机数字处理技术，从而可实现光学全息图的数字化记录、存储和重现。同时，利用再现物场相位倍增原理还可实现对干涉条纹数目的倍增，或利用物场相位分布的直接计算精确获取任意两点间的相位差，从而提高测量精度。此外，由于能够在不改变光路的前提下以较高的重复频率完成光学全息图的记录，电子学全息干涉术可以用于记录三维物场的变化并接近实时地再现和测量三维物场的变化规律，因此是一种极有发展前途的新型实时全息干涉计量技术。     

混合型双光束干涉全息照相的设计与探究

基于单光束干涉和一般的双光束干涉全息照相实验，本文设计了一种反射透射混合型双光束干涉光路，从理论上分析了两束物光与一束参考光干涉叠加后在全息干板上的强度分布情况，通过对照实验：拍摄只有反射物光的单光束干涉光路、只有透射物光的单光束干涉光路、反射透射混合型双光束干涉光路的全息图，对比分析成像效果，结果表明本文设计的光路拍摄得到的全息图成像更完整、更清晰、层次感更强；并进一步通过控制变量法，改变不同的影响因素，进而提高全息图的成像质量。经过多次探究，结果表明，当使用GS-I型全息干板，使用功率约为2.23mW、波长为632.8nm的氦氖激光器拍摄全息图时，控制曝光时间为15s,反射物光与参考光之间的夹角为25°～35°,透射物光与参考光之间的夹角为20°～30°,反射物光、透射物光与参考光的光强比约为1∶1∶1,全息图整体成像效果最佳。     

数字平面全息光栅实验研究

通过数字全息实验平台,制作平面全息光栅,利用高精度CMOS相机记录两束平行光的干涉,改变两平行光束的夹角和光斑相对方向,观测干涉条纹的疏密变化和方向变化,加深学生对光的干涉的理解,训练学生基本光路的搭建与调整。     

紫光诱导菌紫质中同圆偏振光栅的衍射调制特性

基于琼斯矩阵和菌紫质分子光循环的简化光循环模型,建立了紫光诱导同圆偏振记录光栅的理论模型,采用四波耦合光路测量菌紫质光栅的衍射效率.理论模拟和实验结果表明:加入线偏振的辅助紫光,线偏振再现光与线偏振辅助紫光相互平行时,菌紫质光栅的衍射效率最大;线偏振再现光与线偏振辅助紫光相互垂直时,菌紫质光栅的衍射效率最小;菌紫质薄膜中同圆偏振记录光栅的稳态衍射效率随线偏振再现光偏振方向和线偏振辅助紫光偏振方向之间的夹角按余弦规律变化.线偏振紫光能诱导同圆偏振记录光栅由非偏振光栅转化为偏振光栅.     

基于数字全息及复用技术的全场偏振态测试方法

提出了一种在数字全息记录系统中利用偏振和角分复用技术对光场进行偏振态检测的方法. 将全息系统中的一束参考光分为偏振方向相互正交、初相位相同的两束光, 并分别与物光相同偏振方向的两个分量干涉, 形成两幅子全息图, 同时记录在一帧画面中. 为了分开记录到的物光两个分量, 系统中利用了角分复用技术, 即在两束参考光中引入不同载频, 使物光两分量的频谱位于全息图频谱面的不同区域. 通过滤波、逆傅里叶变换和衍射计算, 获取距离全息图不同位置处物光两正交分量复振幅信息. 利用复振幅信息, 可以构建被测物光的斯托克斯参量和琼斯矢量, 从而表征物光的偏振态. 实验中, 通过对一束椭圆偏振光进行偏振态测量以及对该光束在不同空间位置处的偏振态进行表征, 表明该方法可以实现光束偏振态全场测试, 并且具有较高的可靠性. 关键词： 数字全息 偏振态 琼斯矢量 斯托克斯参量     

提高菲涅尔全息图再现像质量的方法

拍摄菲涅尔全息图的记录过程中,照射在全息底片上的参考光为匀强光,而物光为非匀强光,导致干涉条纹的对比度不高.通过2次对光强分布的记录,制作出透光率同物光光强分布正相关的调制板,并加入参考光光路中,以此来改变参考光光强的分布,减小参考光与物光光强之差,提高了全息底片上干涉条纹的对比度,再现时获得了更为清晰的再现像.     

随机电磁光束的广义斯托克斯参数实验测量

利用杨氏双缝和马赫曾德干涉提出一种检测随机电磁光束的广义斯托克斯参数的实验方法.部分相干光通过杨氏双缝后,用光阑、半波片和偏振片组成的马赫曾德干涉光路进行处理,检测干涉条纹的相干度和单个缝的光场强度,得到光束的交叉谱密度矩阵,进而得到光束的广义斯托克斯参数.实验结果表明,同方向偏振的光分量的空间相干度高于正交偏振方向的光分量.该方法可用于研究光束传播过程中的偏振特性和相干特性的变化.     

Analysis of Polarization State by Digital Holography with Polarization Modulation

The digital holographic technique is applied to analyze the spatial distribution of polarization state of light transmitted through anisotropic objects using an orthogonal linearly polarized reference beam. The polarization orientation of reference beam is switched by an optical fiber Faraday rotator for successive hologram recording. To confirm the principle of polarization analysis, a quarter wave plate (QWP) is used and the distribution of polarization state over the object surface is analyzed for various orientations of the QWP. By providing an area of a known polarization for a part of the object wave as a reference, a phase drift of the reference waves can be evaluated and compensated for using the reference area. The principal axis and ellipticity of polarization ellipse are calculated and compared with their theoretical values. A good agreement between the experimental and theoretical values is observed.     

Influence of light polarization on the diffraction efficiency of TIR holograms

Normally when forming a TIR hologram two interference gratings are stored in the recording medium. The object beam interferes with the incoming and with the reflected reference beam. An appropriate selection of the polarization orientations of the interfering light beams leads to the suppression of one of the grating systems. Even to reconstruct TIR hologram it is not all the same in which orientation the reconstructing laser beam is polarized. With the proper selection of the polarization orientations of the forming and reconstructing laser light the diffraction efficiency for TIR holograms can be optimized.     

部分偏振光通过透镜时的偏振像差分析

本文定量推导了轴上物点发出的部分偏振光通过透镜时其偏振度、偏振分量方位角和椭率角与透镜参数和入射光参量间的关系。对已知参数的透镜进行了定量计算，表明处于一定偏振状态的部分偏振光经透镜后其偏振度、偏振分量方位角和椭率角在出射光束截面上呈一定分布，产生偏振像差。给出了部分偏振光基本参量变化的数量级。指出在高精度光学测量中为避免透镜偏振像差影响，应尽可能减小光束半径和发散角。     

偏振光的杨氏干涉

在基础光学框架内,通过杨氏双孔干涉实验中线偏振光的干涉及线偏振光经过两任意厚度晶片的干涉等几个实例,说明了基于矢量波叠加概念的电磁干涉的基本思想、基本分析方法和基本现象.偏振光干涉时,观测平面上可以出现或不出现光强的周期性空间调制,但一般都产生光场偏振态的周期调制.它表明了光的矢量性对干涉的重要影响,并可揭示只分析强度条纹时被掩盖的一些物理效应.     

多束物光干涉和实时监控的全息照相实验

本文突破传统的干涉光路,使用两束物光与一束参考光产生的干涉图样来记录信息,并同时使用麦克尔逊干涉条纹实现对干涉条纹的放大与实时监控,以获得最佳拍摄效果.除此之外,本文还对三束光波的干涉进行理论分析及数理推导,从理论与实践的角度对全息照相技术进行探讨.     

Measurement of surface figure of plane optical surfaces with polarization phase-shifting Fizeau interferometer

A Fizeau interferometer based set up for measurement of surface forms of plane optical surfaces has been discussed. Phase shifting interferometry has been applied using polarization phase shifter. A linearly polarized (632.8 nm) He–Ne laser has been used as the source. Light reflected from the object and the reference/master surfaces are made circularly polarized in opposite senses by means of two properly oriented quarter wave retardation plates placed at appropriate positions, one inside and other outside the interference cavity of the interferometer, and phase shifts are introduced between the object and the reference/master waves by varying angular orientation of a polarizer/analyzer. Final result is made free from any residual wave-front aberrations introduced by the (intra-cavity) wave plate by subtracting phase values obtained by PSI technique between a high optical quality master surface and the reference surface from that obtained for the test object surface with respect to the same reference surface for each point of the interference field. Results are shown for a plane surface.Advantages of the technique presented are linearity and high accuracy in phase stepping, no perturbation of the interference cavity during the phase shifting and possibility of real time or dynamic interferometry.     

Interference of circularly polarized light: contrast and application in fabrication of three-dimensional periodic microstructures

The contrast of interference pattern formed by two circularly polarized waves and by a linearly polarized wave and a circularly polarized one is discussed. The results are compared with that by two linear beams. It shows that the use of circular light in holographic fabrication of three-dimensional periodic microstructures may remove the necessity of beam ratio and polarization optimization needed in the interference of three linear noncoplanar beams and improve the uniform contrast of resultant pattern simultaneously.     

可获得高衬比干涉条纹的实时全息记录方法

本文提出了一种可以获得高衬比的实时全息记录方法,它通过分析所记录的第一张实时全息图来获得拍摄最佳衬比实时全息图的拍摄参数,文中指出了拍摄最佳衬比实时全息图需要满足的条件,给出了理论分析和实验验证,实验结果与理论相符甚好,对于透明物体的实时法全息图.条纹衬比可接近最佳值1.     

菲涅耳波带板无运动卷积偏振选通成像研究

提出了菲涅耳波带板(FZP)无运动卷积偏振选通全息术,该技术的原理与菲涅耳波带板扫描全息术相同,但在成像系统结构上作了重大改进,改进内容主要有两个方面:第一,使用扩展光源,用多个菲涅耳波带板在物体上的投影叠加形成卷积运算来取代机械扫描,克服了扫描造成的系统不稳定性和限制实际应用的耗时问题;第二,用CCD取代光电倍增管,使物体上所有的点都同时成像在CCD靶面上,达到实时采集整个全息图的目的。对线偏振光和圆偏振光经过散射介质脂肪乳剂(Intralipid)溶液后偏振度的变化规律进行了实验研究,研究表明,在米氏散射区,圆偏振光比线偏振光更容易保持偏振态。应用菲涅耳波带板无运动卷积偏振选通成像系统,采用圆偏振光作为入射光,对嵌埋在浓度为1%、深度为2 cm的脂肪乳剂溶液中的金属丝(直径0.4 mm)进行了成像实验,结果表明,菲涅耳波带板无运动卷积偏振选通全息术原理是可行的。     

用Stokes参量法实现数字同轴偏振全息的研究

提出了一种基于Stokes参量的数字同轴偏振全息方法.在实验中用一束线偏振光和一束椭圆偏振光作为参考光, 分别与物光进行干涉,通过拍摄在两个相互垂直方向上的全息图,计算出物光在这两个方向的振幅和相位信息, 从而得到物光的Stokes参量和物体的全偏振信息,实现对各向异性物体偏振态空间分布的图像重建. 实验结果表明,该方法可用于物体的全偏振特性的测量.这种方法在求出物光Stokes参量的同时, 也可消除零级像和共轭像的干扰,因此也可用于同轴或离轴全息.