基于F-P干涉仪溶液浓度微变量实时监测系统的研究

设计了一款基于Fabry-Perot(F-P)干涉仪监测溶液浓度微小变化量的传感装置.利用光纤传输激光并用分体CCD采集图像,实现对溶液浓度的高精度微变化量的实时监控和测量.从理论上分析了F-P干涉仪干涉条纹的改变数目Δk与溶液浓度微变化量Δc(Δk)之间的关系,采用平面F-P干涉仪实现高精度测量溶液浓度微变化量的原理和可行性.在实验上构建了由He-Ne激光器、石英光纤、平面F-P干涉容器腔、面阵分体CCD、计算机等组成的实验监控与测量装置,对三组不同浓度的甘油溶液进行测量,通过观察干涉条纹的改变数目测定溶液浓度的改变量,用实验结果标定溶液浓度微变化量Δc(Δk)与干涉条纹改变数目Δk之间的数学解析式.实验结果表明:采用该系统可以监测到10-4量级的溶液浓度的变化值.     

多频外差原理相位解包裹方法的改进

为了消除现有多频外差原理相位解包裹后存在的相位跳跃性误差,对多频外差原理相位解包裹方法进行了改进。利用双频外差原理进行部分条纹解包裹,然后利用相位与条纹节距之间的关系将解包裹后的相位转换为其他条纹的相位,使用转换后的相位对其包裹相位进行校正,得到展开相位。为了使展开相位不存在跳跃性误差,提出了解包裹过程中所需满足的一系列约束条件。模拟和实验结果均表明该方法简单有效,展开后的相位光滑无跳跃性误差,无需再次进行误差校正,相比现有方法时间效率提升30%以上。     

基于光学放大法的等厚干涉实验装置研制

从传统等厚干涉实验原理和方法出发,针对实验者在实验过程中容易出现视觉疲劳、无法直观演示等问题,设计了一种直接将干涉条纹投影到光屏上的实验装置。通过实际测量与计算验证了装置的可行性,并探讨了装置在其他实验的通用性。该装置操作直观,更易精确测量,适合实验教学。     

空间拼接主镜望远镜共相位检测方法

总结了常用的共相位检测方法,分析了各种方法的特点及其用于空间望远镜在轨检测的适用性.提出了一种新的基于色散瑞利干涉原理的共相位误差检测方法和相应的干涉条纹数据处理方法--二维色散条纹分析法.介绍了色散瑞利干涉法的基本原理,给出了其检测拼接主镜望远镜共相位误差的光路图.为验证所提出的方法,搭建了一套色散瑞利干涉仪检测共相位误差的实验验证装置.初步的实验结果表明所搭建的色散瑞利干涉实验装置的量程叮达到200μm,多次测量值的均方根误差(重复性)优于2 nm,共相位误差δ≤1 μm时,测量精度为6.56 nm,可以满足空基分块主镜望远镜在轨共相f{7=检测的要求.     

光锥与TDI-CCD耦合监控中测试目标的一种实现方法

为了给光锥与时间延迟积分电荷耦合器件耦合监控装置提供有效的被测运动条纹，分析了传统推扫成像实验装置的不足之处，设计了电子显示目标滚屏运动装置.采用光学相机对印刷条纹静止成像，并用TDI-CCD数字相机对监视器屏幕上的运动条纹动态成像.实验结果表明，该方案解决了高分辨率的鉴别率图样无法在监视器或投影仪上精确显示的困难.与传统的实验室模拟装置相比，该方案提高了鉴别率条纹的运动稳定性，减小了条纹运动速率与TDI-CCD扫描行频间的失配误差，不仅能够对耦合过程实施监控，而且还能用于耦合系统的像质评价.     

基于菲涅耳原理的小孔衍射

运用菲涅耳原理,分析了照相机拍摄的提灯照片中光束中心发出大量射线的原因,使用Mathematica模拟了正多边形孔的衍射图样并计算了不同孔径的亮纹宽度.模拟图样显示:奇数边孔的条纹数目为孔边数的2倍,偶数边孔的条纹数目与孔边数相等.用三角形小孔和七边形小孔进行实验,实验结果与理论模拟一致.     

相干合成子光束一致性检测研究

分析了激光相干合成装置及其光路调整要求,提出利用剪切干涉检测合成光路中子光束一致性的方法。分析剪切干涉原理,建立了剪切板干涉物理模型,以相干合成中两路矩形光束拼接组束为例,数值模拟并研究了子光束的整体倾斜、离焦所对应的剪切干涉条纹,得到了条纹图像与子光束光轴误差、离焦误差之间的对应关系,用于相干合成光路中子光束光轴和发散角误差的判断。光轴倾斜大于5μrad时,可以直接观察互干涉和自干涉条纹变化,发散角在大于10μrad时,干涉条纹变化明显。此外,剪切干涉的自干涉条纹平移可用来检测子光束间的活塞误差,可作为光束拼接相干合成中闭环相位检测和控制的手段。     

迈克尔逊干涉仪干涉条纹不稳定原因及改进措施

现有迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹容易抖动,使实验结果产生较大误差,甚至影响实验正常进行。探寻干涉条纹抖动主要原因,改进仪器结构和增加减振装置,提高原有仪器的抗振动干扰性能,使干涉条纹稳定性提高。     

全光纤马赫-曾德尔干涉仪的测温实验

阐述了全光纤马赫-曾德尔干涉仪的测温原理,并在20~40℃对测温系统进行了标定.利用Matlab数字图像处理技术对温度干涉条纹图像进行处理,设计了计算条纹移动数目的程序.通过测温实验对条纹记数程序进行了检验,有较好的准确度.     

一个新颖的白光干涉实验的开发与研究

开发了一个获得白光条纹的新实验.把劳埃镜干涉和光栅衍射结合起来,有可能使白光源产生的不同颜色的条纹彼此重合,从而能观察到清晰的黑白条纹.讨论了有关的实验原理、装置和方法,介绍了主要的实验关键并提供了相应的测量数据.     

The use of fractional orders in the determination of birefringence of highly dispersive materials by the channelled spectrum method

The channelled spectrum employing polarized light interference is a very convenient method for the study of dispersion of birefringence. However, while using this method, the absolute order of the polarized light interference fringes cannot be determined easily. Approximate methods are therefore used to estimate the order. One of the approximations is that the dispersion of birefringence across neighbouring integer order fringes is negligible. In this paper, we show how this approximation can cause errors. A modification is reported whereby the error in the determination of absolute fringe order can be reduced using fractional orders instead of integer orders. The theoretical background for this method supported with computer simulation is presented. An experimental arrangement implementing these modifications is described. This method uses a Constant Deviation Spectrometer (CDS) and a Soleil Babinet Compensator (SBC).     

迈克尔逊干涉仪测透明介质厚度及折射率

提出了使用用迈克尔逊干涉仪,改变光源入射方式及观测方式以获得稳定、清晰等厚干涉现象的方法.探究了在光路中插入的被测透明介质如何对等厚干涉条纹产生影响,并导出了被测介质厚度、折射率及旋转角度与等厚干涉条纹移动量之间的关系.实现对透明介质厚度、折射率进行简练、快速的同时测量.     

基于点光源的迈克耳孙干涉实验条纹的机理分析

一般国内的大学物理和大学物理实验教材都只介绍干涉圆条纹和直线干涉条纹,用迈克耳孙干涉仪可以调制出椭圆和双曲线干涉条纹;但对条纹形成的理论推导很少涉及．本文根据点光源双光束干涉理论,分析基于点光源照明的迈克耳孙干涉实验中所产生的各种可能的干涉条纹：双曲线形干涉条纹、圆形干涉纹、椭圆形干涉纹及直线形干涉纹的形成条件．本文也对等倾干涉条纹、等厚干涉条纹与既非等倾也非等厚干涉条纹的机理进行分析和比较．通过对每一种干涉图样的解析分析和比较,旨在对迈克耳孙干涉实验有更全面和更深刻的了解．     

High sensitivity micro-displacement homodyne interferometry北大核心CSCD

Interferometry is widely used in nano-scale micro-topography measurement. In order to improve its accuracy and sensitivity, a high-sensitivity homodyne interferometry based on white light interference and laser secondary interference was proposed. A high-sensitivity homodyne interferometry system was designed, and the zero point of the laser secondary interference was used to locate the dark striation of white light interference, so that it could reach the maximum slope when optical path difference was zero. The signals of white light and laser were analyzed by using the wave principle and intensity formula of interference fringes, and a sensitivity calculation method based on the combination of white light and laser interference signal was proposed. The system and its sensitivity were simulated. Finally, the optical path was built, and the white light interference fringes were adjusted to the dark striations position, so as to locate the zero position of laser secondary interference and carry out the data acquisition. It is showed that the sensitivity of the measurement method is at least 1 832 times higher than that of the laser secondary interference, and the corresponding measurement uncertainty is only ±0.288 7 mV. The measurement system can effectively solve the problem of large amount of calculation in traditional interferometry, and has high sensitivity, stability and reliability. Copyright ©2022 Journal of Applied Optics. All rights reserved.     

激光在湍流大气中的干涉仿真

通过研究激光在湍流大气中的传输情况，旨在为光学高分辨率干涉成像提供理论依据。采用相位屏的近似处理方法对激光通过大气湍流传输进行模拟，研究激光通过湍流大气的干涉情况。试验结果表明：孔径间距越大，干涉条纹越密；在传输距离为2km，大气湍流折射率结构常数C2n为10-14，即接近强湍流的情况下，可以形成比较好的干涉条纹。孔径间距较小时，干涉的明暗条纹清晰可见。在实际干涉成像中，可以选择适当的孔径间距来获得较好的干涉条纹，从而获得目标的高分辨率像。     

液面微幅波动的激光干涉测量

对于低频微幅的液面波动,提出了一种激光干涉测量方法.实验上观察到了清晰、稳定的激光干涉图样.干涉图样受到调制,光强在两边界位置达到极大,形成两个极亮条纹.干涉条纹被限制在两个极亮条纹之间的确定区域内.根据光干涉理论推导出了调制干涉条纹光强度、相邻条纹角宽度、干涉区域角宽度与液面波物理参量之间的解析关系,该理论分析与实验...     

Optimization of interference fringe tuning by improving the sensitivity of measurements of the phase step height

The condition for obtaining optimal tuning of interference fringes, which correspond to their perpendicular direction to the phase step interface, are considered. Optimal tuning is attained when the sensitivity of measurements increases due to the overlap of a pair of holographic interferograms. It is noted that this method can be implemented most easily when a copy of the first interferogram rotated relative to the interface of the phase step is used as the second interferogram.     

轴对称流场干涉条纹折射率的模拟计算

提出一种获取流场干涉条纹折射率分布的新方法。该方法首先采用不等间隔的环带分割轴对称流场,使折射率变化大的地方获得的数据点密,然后通过对Abel变换进行离散数值计算来获取流场的折射率分布。通过模拟轴对称流场的实时全息干涉条纹证明了该方法不仅简单易行,而且所获取的折射率分布精度高。     

用圆锥截线解释迈克尔孙干涉

从几何角度看，迈克尔孙干涉的图案为双叶旋转双曲面族，可用渐近面代替圆锥面族，观察屏上的干涉条纹为观察屏平面与圆锥面族相切的圆锥截线族，从而解释了实验现象并导出波长计算公式。     

用干涉条纹重迭法测量晶体双折射率差

本介绍用干涉条纹的重叠法测量晶体双折射的过程。此方法是在D．F．Heller先生的基础上，用干涉条纹取代光机的Tallbot像，主要优点是条纹的对比度好。