无衍射光莫尔条纹的中心定位方法

无衍射光莫尔条纹被广泛应用在精密测量领域中，实现无衍射光莫尔条纹中心的精确定位是高精度测量的关键。通过对无衍射光莫尔条纹图像特征进行分析，提出了一种无衍射光莫尔条纹的中心定位方法。该方法首先根据光强分布特征，提取莫尔条纹图像中两光斑中心局部同心圆区域；然后进行局部同心圆环检测，确定初始圆心集；再对初始圆心集进行聚类分析确定两光斑中心的初始位置；最后删除异常点并迭代求取两光斑中心较精确的位置，实现无衍射光莫尔条纹两光斑中心的定位目的。理论和实验结果表明该方法能快速、准确地同时确定两光斑中心位置，且误差小于1 pixel。     

影响石英单模光纤数值孔径测量的因素及分析

本文采用远场光斑法和光强法测量了石英单模光纤的数值孔径.实验结果表明,由光纤耦合条件不同导致的光斑形状变化,对数值孔径的测量影响不大,单模光纤的纤芯直径小,导致出射光存在较强的衍射现象,对数值孔径的测量造成较大的影响,无论采用光斑法还是光强法,需以衍射第1次极大为计算标准,尽量选择光斑中心为亮斑时测量其数值孔径.此外,用远场光斑法进行测量时,观察屏到光纤的距离要合适,太短或太长都会增加实验误差.     

扫描法测量无衍射成像微光斑的能量分布

在无衍射光滤波法显微成像中，实际成像光斑的能量分布对成像质量影响较大,故需要对微弱成像光斑的能量分布进行准确测量。实验中采用扫描法测量光斑的能量分布，通过柔性铰链机构带动微米级小孔以很小的步距对成像微光斑进行精确的二维扫描，用光电倍增管接收扫描采样的微弱光信号，再以低噪声的I/V转换电路和电压放大电路处理取样信号后送入计算机处理，就可准确地复原光斑的能量分布。通过制作的测量装置对实际微弱光斑测量后，以三维能量分布图的形式给出了测量结果。该方法实现了对能量分布不规则、尺寸较小、能量密度小的光斑能量分布的测量，并且有很高的测量精度。     

用激光单缝衍射实验仪做扩展实验

在大学物理实验中,单缝衍射实验仪一般用来测量衍射光强分布和缝宽,本文对实验内容进行了扩展,增加了测量细丝直径、He-Ne激光束的光强分布、激光束光斑尺寸及发散角等内容.     

氧碘化学激光器UR-90腔光束质量研究

 概括了光束质量的表示方法, 由衍射极限倍数的定义出发, 提出重点在于选取光斑直径, 而且可把光斑测量归结到电子测试仪对剪切电平的测量上。给出了电子测试仪的测试原理, 由所测光斑直径计算了氧碘化学激光器U R290腔的光束质量指标—衍射极限倍数, 达到了1.2～1.6倍衍射极限, 最后进行了误差讨论。     

光栅衍射实验中测量光栅常数的两种辅助方法

衍射光栅可以将不同波长的光在空间上分离开,在光谱分析领域中有广泛应用.利用光栅的衍射来测量光栅常数是大学物理实验中的一个典型实验,而本文介绍的正是光栅衍射实验中的两个有趣现象:一是旋转光栅时,谱线的偏转角存在一个最小值;二是光栅旋转到一定角度时,衍射光斑会逐渐消失在视野中.论文从理论上分析解释这两种现象,并设计出两种测量光栅常数的方法,在实验上进行验证.与传统的用最小偏转角测光栅常数的方法相比,本文重点分析了由判定最小偏转角位置偏差所带来的影响,并提出了对称旋转测量的方法来进一步减小误差.     

一种基于高斯拟合的衍射光斑峰值位置的定位方法

基于衍射理论的分块镜共相位误差检测中,衍射光斑最高峰峰值位置的定位精度直接影响最终的测量精度,峰值定位精度受限于CCD的像元尺寸。针对衍射光斑的特点及最高峰峰值位置亚像元的定位精度要求,提出了基于高斯拟合的最高峰峰值位置的定位方法。在采样间距为5μm,采样点在10个左右的情况下,定位精度高于600nm,与传统的质心法及Hilbert变换法相比,精度可以提高20%以上,且鲁棒性好。实验结果表明,该方法是一种有效的亚像元精度的峰值定位方法,为提高共相位误差的测量精度提供有效途径。     

一种激光光斑衍射环的检测方法

提出一种对激光光斑的衍射环进行检测的方法,该方法将衍射环的检测转换到梯度空间进行.该方法首先应用衍射环梯度方向信息定位可能是衍射环的区域,然后应用衍射环梯度模值信息进行校验,找出真的衍射环,并对真衍射环进行精确定位,从而达到对光学元件进行间接损伤检测的目的.模拟激光光斑图像的衍射环检测实验表明,该方法误报率低,定位准确.     

单色仪转角重复精度的相位板衍射准直方法测量

为准确测量上海光源软X射线谱学显微光束线采用的变包含角平面光栅单色仪的转角重复精度,提出了一种新的基于相位板衍射准直技术的测量方法.该方法将半导体激光单模光纤和相位板衍射准直技术结合起来,利用面阵CCD采集图像,通过测量光斑的位移变化确定平面镜和光栅的角度变化.实验表明.该方法可以测量掠入射情况下单色仪联动时的转角重复精度,测量精度可达士0.1",此测量精度优于同等实验条件下的商用ELCOMAT 3000自准直仪的测量精度.     

二维光栅衍射图样的特性分析

导出二维光栅衍射光斑的位置公式,讨论其衍射图样的特性,并给出实验演示效果.提出一种通过衍射图样照片测量光栅常数(或波长)的方法.     

基于激光和CCD组合的小孔转轮重复定位精度测量方法

小孔转轮是某试验装置光路自动校准系统的关键器件,重复定位精度是其重要指标之一。为了有效测量运行于真空环境下的小孔转轮重复定位精度,提出了一种基于激光和CCD组合的测量方法,并以转轮滤波小孔光斑中心的位置重复性作为其重复定位精度的评价指标,搭建了一套完整的测量系统。利用CCD采集通过转轮滤波小孔的激光光斑,通过图像处理的方法对激光光斑图像进行滤波去噪、阈值分割、二值化、边缘检测等预处理,利用最小二乘法对激光光斑进行圆拟合,得到光斑中心坐标。在非真空环境下与激光干涉仪进行了对比实验,两者测量的角度偏差仅相差11″,表明了该测量方法具有较高的精度,可以满足测量要求。采用该测量方法对真空环境下的小孔转轮进行了约6 h正反往复各60次的重复性测量,结果表明,该测量方法能有效测量真空环境下小孔转轮的重复定位精度。     

光束指向稳定性高精度检测方法研究北大核心CSCD

光束指向稳定性是高能激光应用研究中的一项关键指标,光束指向稳定性的检测是高能激光系统性能实现的重要环节。以长焦距聚焦反射镜与高分辨率CCD(charge coupled device)为主要元件,构建高精度的光束指向检测装置。采用灰度重心法定位光斑中心,并以理想光斑与实测光斑为例进行验证,误差小于1个像元。利用CCD高频采样,统计单位时间内光斑中心位移,获得光束指向稳定性指标,检测实例精度可达1.25μrad。该方法简便易行,测量精度高,适用于各种波长的激光光束指向检测以及其他相关参数的测量。     

正交狭缝扫描式激光光束质量测量方法研究

传统激光光束质量测量方法在CCD相机靶面前激光光路上加装可调衰减模块，对激光光束进行衰减。但该方法受限于CCD相机像元尺寸限制，难以进行高精度测量。为此该文提出了一种滚轮狭缝式激光光束质量评价方法，在测量时采用狭缝滚轮上的扫描狭缝直接扫描被测激光光束，使用InGaAs探测器配合聚焦透镜进行测量。经过与电机同轴的高精度增量式编码器确保采集位置与采集数据同步，扫描频率根据被测激光脉冲频率和光斑的直径范围可进行调整，该方法对光斑空间采样分辨率优于1 μm。实验结果表明，采用该方法测得的激光M2因子数值与被测激光器提供数值一致，测量不确定度小于10%。     

刀边法测量聚焦光场空间结构特性

研究了测量光场分布的多角度单刀边法和直角双刀边法。分析了两种刀边法测量光斑特性的基本原理。通过数值模拟,对它们在光斑测量过程中的图像还原能力和抗噪声能力进行了理论分析,并对实验中利用直角双刀边法测量得到的结果进行了简要的分析。研究结果表明,多角度单刀边法在测量光斑的实验中,对光斑的还原能力比较有限,而直角双刀边法由于操作简单、还原能力更强,更适合用于光斑的测量。     

声光布喇格衍射场光能量分布及光斑形状设计

本文在一维布喇格衍射分析方法的基础上,导出了两维时的衍射场光能量分布,给出了相应的实验结果.分析了影响衍射光光斑能量分布的主要因素,最后提出了综合考虑衍射效率,上升时间、光斑形状的新的设计思想.     

基于CCD的电玩具中LD和LED光斑尺寸测量

根据高斯光束的传输特性,搭建了一套测量电玩具中LD和LED光束质量和光斑尺寸的测量系统。该系统以CCD作为光斑采集的关键设备,利用自行编写的软件同步控制CCD和数控位移平台,采集LD和LED所发出光束在不同位置的光强分布图样。利用二阶矩计算光束的束宽,并由双曲线拟合得到光束轮廓曲线,计算出光束的M2因子,进而推算出LD和LED光束任一位置的光斑尺寸,实现对电玩具中LD和LED发光光斑尺寸的精确测量。     

Angle Compensation and Asymmetry Effect of Light Diffracted by Millimeter Liquid Surface Slosh Wave

The angle compensation method is adopted to detect sloshing waves by laser diffraction,in the case that the wavelength of the sloshing waves is much greater than that of the incident light.The clear diffraction pattern is observed to be of asymmetry,involving orders,position and interval of the diffraction spots that are discovered during the light grazing incidence.It is found that the larger the angle of incidence is,the more obvious the asymmetry is.The higher the negative diffraction orders are,the smaller the intervals between spots are.On the contrary,in the positive region,the higher the diffraction orders are,the larger the spot intervals are.The positive interval is larger than that of the same negative diffraction order.If the incident angle reaches 1.558 rad in the experiment,all positive diffraction orders completely vanish.Based on the mechanism of phase modulation and with the Fourier transform method,the relations between the incident angle and position,interval spaces,and orders of diffraction spots are derived theoretically.The theoretical calculations are compared with the experimental data,and the comparison shows that the theoretical calculations are in good agreement with the experimental measurement.     

锥形透镜光纤聚焦特性研究

锥形透镜光纤(TLF)是实现光纤与平面光波光路(PLC)芯片高效耦合的核心元件。了解和掌握其聚焦特性是指导平面光波光路尾纤封装技术的关键。给出了表征锥形透镜光纤聚焦特性的两个参量出射光斑直径和远场发散角的理论分析模型,其误差小于1.14%;采用光束传播法数值模拟了锥形透镜光纤中的光波传输和模斑的演化,确定了锥形透镜光纤端面出射光斑的大小;优化锥形透镜光纤结构参量为:拉锥长度300μm,锥角0.733°,透镜曲率半径13.485μm;建立了基于数字摄像机的锥形透镜光纤出射光场测试系统,提出了物理光学反向推演法,计算出锥形透镜光纤聚焦光斑尺寸和远场发散角。理论与实验结果有着良好的一致:对于相同结构参量的锥形透镜光纤,实验反推法得到的出射光斑尺寸与理论值相比误差为3.15%,远场发散角误差为3.67%。     

圆锥透镜对倾斜球面波光束的衍射模式

由于球面波入射圆锥透镜所产生的出射光束具有焦深长和中心光斑直径较小的特点,适合激光通信以及长距离测量.在实际使用中,入射球面波很可能与圆锥透镜的光轴发生倾斜.研究了圆锥透镜对倾斜球面波光束的衍射特性,通过基尔霍夫衍射理论以及稳相法分析,分析了其径向衍射光场分布形式,并用计算机进行了仿真.使用了半径为15 mm、底角为1°的圆锥透镜进行实验,并对仿真结果进行了验证.仿真和实验证明,减小入射球面波曲率半径、出射光束传输距离和入射光束倾斜角都可以减弱入射光束倾斜对衍射图的影响.