一种制作投影灰度正弦光栅的新方法

针对传统方法难以制作结构光三维投影测量设备的灰度正弦光栅元件,并以Ronchi光栅代替从而影响测量准确度,提出了一种制作灰度按正弦分布的光栅模板的新方法.通过对银盐全息干板透过率特性曲线的理论分析,指出在对比度为一的正弦干涉条纹下曝光不能得到线性记录和变换的原因,并提出了采用均匀非相干光预曝光提供偏置点来实现线性记录的新方法.实验表明,采用空间滤波法能够获得对称双光束正弦干涉条纹记录,并准确控制正弦干涉条纹曝光在干板的线性区域,可以达到线性记录并获得尽可能高的反衬度.     

用空间滤波方法制作θ调制全息物片

给出了一种制作θ调制全息物片的新方法.在空间滤波光学系统的频谱面上放置只允许±1级频谱通过的滤波器,当单色平行光垂直照射物平面上的一维光栅时,将在像平面上得到两个重叠的一维光栅像,同时在成像区域形成光强按余弦规律变化的干涉条纹.用装有镂空模板和全息干版的可旋转组合干版夹对干涉条纹进行3次等时曝光,记录下3种不同干涉条纹方向的图案,即可制作出θ调制全息物片.     

高质量全息光栅的制作

全息光栅由感光版记录高斯光束干涉条纹制得 ,干涉条纹的不等宽性降低了光栅品质。制取高质量全息光栅的关键是要用均匀平面波作光源。在分析干涉区内光强分布的基础上 ,给出了制作等周期正弦全息光栅的两种方法 :限制曝光区大小的方法和高斯光束强度均匀化的方法。     

脉冲压缩光栅光学拼接方法研究

脉冲压缩光栅是激光约束核聚变系统中的重要光学元件.随着激光约束核聚变工程的快速发展,对光栅的口径要求越来越大.全息技术是制造大口径脉冲压缩光栅的重要手段,其制作的光栅大小受限于记录光学系统口径.为了制造出超大口径的脉冲压缩光栅,提出了一种采用多次曝光拼接技术制作大口径脉冲压缩光栅的方法.该方法采用参考光栅作为检测元件,利用其再现的光学特性,以检测记录干涉光场与已记录光栅之间位相匹配情况,并利用条纹锁定系统控制记录干涉光场的相位,实现光学拼接制作大口径脉冲压缩光栅的目的.开展了1740lp/mm光栅拼接实验研究.拼接对准精度优于30 nm.     

基于结构光的光线追迹与波前重建方法

提出一种基于结构光条纹成像的光线追迹和波前重建方法.以结构光条纹相位为信息载体,采用相移技术精确地测量结构光条纹成像过程中相位的变化,实现高分辨的光线追迹,得到点列图.由于光线传播方向与波前垂直,凶此可以实现波前重建.将一个液晶显示器(LCD)置于点光源后,显示正弦灰度调制光栅图样以产生标准条纹光束.条纹光束通过被测光学元件后,发生变形.CCD记录下变形条纹图样,根据相移技术进行处理,计算后完成测量.由于调制光栅图样是由计算机产生的,所以光栅的周期和方向可以灵活设置,并可以实现精确的相移.实验验证了该方法的可行性.     

模板法测量图像传感器调制传递函数方法研究

在干涉条纹投射法测量的基础上，提出了利用正弦模板法测量图像传感器调制传递函数的新方法.通过将一定空间频率的正弦模板直接投射在图像传感器上，获得了同频率光强呈正弦分布的图像，通过计算求出图像传感器的调制传递函数.讨论了其具体实现方法，并用空间频率为50l/mm的计量光栅做了近似实验，采用了相应的数据处理方法，获得了较为满意的调制传递系数.     

数字散斑干涉术物体形变测量

基于数字散斑干涉术测量物体形变的原理,研究了物体面内位移及变形的测试技术.采用电荷耦合器件记录变形前后的两幅散斑图,取代传统散斑干涉术中的记录干板,省去传统方法中干板显影、定影的繁琐的化学湿处理过程.分别用菲涅尔散斑和像面散斑方法获得散斑干涉图,用相减技术得到含有物体形变信息的散斑干涉条纹.设计高斯低通滤波器,对干涉条纹进行处理,提高了干涉条纹的对比度.提出扫描条纹中心行方法,由条纹中心行一维位相分布获得一维物面变形,实现了散斑干涉条纹的自动判读.试验表明,该方法简洁且实用.     

声光栅正弦结构光投射器的光学系统设计

针对一种新型的声光波干涉测量技术,对声光栅正弦结构光投射器的三维测量工作原理进行了系统的分析,讨论了影响投射器光学系统结构的因素和影响接收屏上的光照度的因素,并进行了光学系统设计。在优化设计过程中,采用了限制光线最大入射角的方法,达到控制投射系统的球差和保证接收屏上照明均匀的要求。所设计的声光栅正弦光投射器具有很好的成像质量。应用该系统对在500mm处的石膏像上投射干涉条纹,可以得到能量比较均匀、变形量很小的干涉条纹图,利用该条纹图和相关的算法可以对具有复杂几何形状的物体进行有效的三维测量。     

全息光栅槽深的近似计算

假设感光材料的曝光和处理过程都是线性的,那么全息光栅的槽形就取决于干涉条纹的光强度分布对感光层的调制深度.设有光强度为I1和I2的两列相干平面波前,它们相遇时所产生的干涉条纹的光强度分布为式中φ是两列相干波前的位相差,所以全息光栅的槽形分布是一个正弦(或者余弦)函数. 一个正弦函数可以用周期和振幅两个参数来表示,在这里周期是全息光栅的槽距,振幅就是槽深的一半.当槽距给定时,若选择不同的槽深可以获得不同的光栅槽形,反之亦然.我们知道,槽形决定光栅的衍射效率,所以对于正弦槽形的全息光栅来说,要合理选择槽距和槽深,以获得…     

平面全息光栅曝光系统中的分光器件特性分析

分光器件是全息光栅曝光系统中的关键光学元件,它将入射激光光束分成两束,两相干光束叠加后形成干涉条纹。曝光系统的稳定性不但影响干涉条纹对比度,还影响光栅衍射波前像差、杂散光水平以及光栅掩模刻槽质量。为了提高曝光系统的稳定性,分析入射光束角度偏离与两相干光束夹角(2θ)的关系,并结合干涉条纹周期公式,分别导出了以光栅和棱镜作为分光器件时入射激光束角度偏离量与待制作光栅空间相位差的解析表达式,据此分析了光栅和棱镜曝光系统的稳定性。结果表明,采用光栅分光的曝光系统的稳定性比棱镜分光曝光系统稳定性提高5~6个数量级,这对长时间曝光制作全息光栅具有实际意义。     

制作具有预期位相调制度的卤化银乳胶位相型薄全息光栅的研究

提出了一种制作具有预期位相调制度的卤化银乳胶位型薄全息光栅的方法。它通过分析所拍摄的第一张全息光栅的数据来获得最佳曝光参量，从而使继后的拍摄，在同样的实验条件下能获得所预期的位相调制度。文中给出了这方法的理论分析和某些应用。     

采用空间—角度复用的盘式三维全息存储

提出基于空间－角度复用技术的盘式三维全息存储方案，给出这一技术的基本原理，并采用简化的光线分析方法对该方案的可行性进行分析。研究表明，这是一种能提供高密度和高数据传输率，而读写系统又相对简单的盘式三维全息存储方案，具有潜在的应用前景。     

一种单色全息平板波导显示系统的研究

设计了一种由耦出线性全息光栅和耦入体全息光栅组成的单色全息平板波导显示系统。该系统的工作原理是微型显示器发出的单色图像光波信息经过准直透镜后,通过耦入体全息光栅和耦出线性光栅把图像光波信息从平板玻璃的一端耦入,另外一端耦出,最终在出瞳位置进入人眼。介绍了全息光栅的特点,利用耦合波理论与K矢量闭合法理论推导全息光栅的视场角,同时介绍了全息光栅的设计方法,该方法是通过分束镜将激光分为物光波和参考光波,且按照一定的入射角度在全息干板上发生干涉来实现。模拟仿真结果表明:该系统显示视场角为18°×14°,出瞳距离为30 mm,传递函数MTF在30 lp/mm时均在0.3以上,满足目视系统的使用要求,可以应用于新一代头盔显示系统中。     

Holographic Reflection Diffraction Gratings in Absorbent Photopolymer Media

Record and readout of holographic reflection gratings in absorbent photopolymer materials with a dye-sensitizer are theoretically investigated. An analytical model describing the spatiotemporal transformation of holographic grating field during record is constructed with allowance for the constant optical absorption and diffusion processes. It is demonstrated that the optical beam attenuation during record results in the spatial inhomogeneity of the grating profile and its growth kinetics. A degree of influence of the optical attenuation and contrast of interference pattern on the integral diffraction characteristics is evaluated based on numerical modeling.__________Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Fizika, No. 3, pp. 62–70, March, 2005.     

红绿共振互补光变亚波长微结构制作与分析

剖析了双层亚波长光栅微结构的设计及制作原理,提出了一种亚波长微结构设计与制作的新方法,其特点是以矩形亚波长光栅设计微结构,用全息干涉光刻及涂布的方法制作,却不影响设计微结构的共振及光变特性,还能改善反射光的颜色质量。用该方法设计及制作了具有“红绿”共振互补光变效果的亚波长防伪微结构,检验了其共振光变光谱与颜色变化特征。研究表明：制作的全息光栅微结构的共振及光变特征如共振光谱、颜色、光谱峰及峰分裂等与预先设计的相同;矩形亚波长光栅并不是共振的必要条件,其他面形光栅微结构的衍射特性和等效波导若与矩形光栅微结构的相同,则其相关特性相同;用新方法设计及制作亚波长光变微结构的工艺是可行的,既降低了设计微结构的加工难度,又便于用现有的全息生产设备批量生产。     

银盐干板的皱缩控制及其在彩色反射全息上的应用

分析了影响全息干板银盐乳胶在处理过程中收缩的几个因素，并通过实验，找出了在拍摄及处理体积反射全息图过程中，曝光量、漂白液温度及脱水的方式对乳胶收缩影响的规律.在此基础上提出控制乳胶的收缩，即控制反射全息图衍射波长的方法，从而达到彩色反射全息图的实现.实验结果表明该方法做出的全息图效果良好.     

A new pixel matching method using the entire modulation of the measured object in online PMP

A method using entire modulation information of the measured object itself for pixel matching is proposed in online phase measuring profilometry (PMP). Only one fixed sinusoidal grating is projected onto the moving measured object and then five deformed patterns are captured by the imaging system (CCD). Because the contrast of the sinusoidal grating is a constant, the modulation distribution of each deformed pattern reflecting the gray of the measured region can be extracted. The entire modulation of the object cut from one of them is regarded as a template, and then the distance of the measured object's movement between each two adjacent deformed pattern can be calculated by the correlation operation so that we can cut the corresponding parts containing the measured object's information from five deformed patterns. Then the discrete phase can be calculated with Stoilov algorithm. By the phase unwrapping and the mapping algorithm, the object can be reconstructed exactly. A series of simulations and experiments confirm its feasibility and validity.     

一种普适型国产银盐感光胶的全息特性实验研究

实验研究了一种普适型国产HR_1型卤化银乳胶的主要全息特性;论述了其曝光量对衍射效率的影响;比较了两种化学后处理方法对衍射效率和信噪比的影响。实验结果表明,HR_1型卤化银乳胶是一种适合于记录透射和反射型合成全息图的记录介质,可以获得较高的衍射效率和信噪比。     

全息照相实验的新思路

在全息照相实验中,增加两种拍摄全息光栅的光路,在一张全息底片上,经过三次曝光,拍摄一幅全息图和两种光栅常量值的全息光栅,可使学生深刻地理解一张全息底片能够记录多个不同信息的原理。     

Diffraction efficiency of holographic blazed diffraction gratings

Holographic blazed diffraction grating is analysed as a periodic relief of an inclined sinusoidal curve in the shallow profile approximation. Under the condition that the rate of the development is a linear function of the development dose the evolution of the relief during the development is discussed. Theoretical curves of diffraction efficiency are compared with measurements on gratings made by direct holographic method for uv spectral region.