光热正弦相位调制干涉仪中相位的抗干扰测量

在正弦相位调制半导体激光干涉仪中,半导体激光波长随注入电流和温度漂移而产生相位测量误差,同时干涉仪的机械振动和干涉仪两臂中的空气扰动也会引入相位误差,在已有光热正弦相位调制干涉仪中引入反馈机制,有效地降低了上述误差,增强了干涉仪的抗干扰能力,使用此干涉仪测量了物体的位移,测量结果表明这种方法可以有效地提高相位的测量精度。     

以慢变化近似为基础的新型正弦相位调制半导体激光干涉仪

提出并在实验上实现了一种以慢变化近似为基础的新型正弦相位调制半导体激光干涉仪。原理上它不要求相位解调一次和二次谐波分量振幅在实验中必须保持相等，从而将动态范围提高了３－４个数量级且不损失精度。用压电陶瓷和微电机驱动位移。     

正弦相位调制型激光自混合干涉仪的实时位移测量技术

采用正弦相位调制技术与时域解调相位方法相结合,提高激光自混合干涉仪在大量程位移测量中实时测量的准确度和速度。通过在激光器外腔中放置的电光晶体调制器对光束进行正弦相位调制,采用时域解调相位方法解调干涉信号相位。同时满足了大量程位移测量过程中的速度要求以及实现干涉仪位移测量的实时性。实验上,用PI公司高分辨率的商用电动位移平台标定的结果验证了该正弦相位调制激光自混合干涉仪在百毫米级大尺度位移测量中可达到小于0.5μm的位移测量误差。对干涉仪在实时位移测量中的影响测量速度的因素进行了分析,得出了本干涉仪的测速上限。     

正弦相位调制的频域光学相干层析成像

提出一种基于正弦相位调制的频域光学相干层析成像,利用正弦相位调制干涉术探测复频域干涉条纹的实部和虚部,重建复频域干涉条纹。对该复频域干涉条纹作逆傅里叶变换后,消除了频域光学相干层析成像中存在的复共轭镜像以及直流背景和自相干噪声。对玻璃片样品进行了层析成像实验。实验结果表明,采用正弦相位调制的频域光学相干层析成像,将可利用的成像深度范围扩大到原来的2倍,实现了全深度探测的频域光学相干层析成像。     

空间域相位调制干涉仪用于微位移测量

本文从波动光学的干涉理论出发，描述了空间域相位调制干涉测量位移的原理。给出干涉仪的系统构成原理。比较空间域相位调制与时间域相位调制的异同点。指出空间域相位调制的特点。提出空间域相位调制干涉仪的两种工作状态，即单条纹和双条纹工作状态。最后给出位移测量结果。     

法布里-珀罗板正弦相位调制型高精度角位移测量

提出了一种基于法布里-珀罗板和正弦相位调制干涉术的角位移测量新方法。采用CCD探测法布里-珀罗板两透射光束光斑的中心距,通过运算得到了入射光的初始角,解决了采用法布里-珀罗板干涉法测量角位移需确定入射光初始角的问题。采用正弦相位调制干涉术通过测干涉信号的相位来测量物体的角位移,增强了对杂散光的抗干扰能力,减少测量误差,提高了测量精度。理论模拟和实验结果表明本方法可以实现精度为10^-8rad数量级的高精度角位移测量。     

正弦相位调制双法布里—珀罗干涉术的实验研究

讨论了光纤传光、正弦相位调制的双法布里－珀罗干涉术实验结果。通过光强信号的傅里叶分析，证实基频幅值和相位均合谐振腔长度或程函变化信息，从而提出实现基频相位或幅值测量的时间间隔测量法或幅值整流基频幅值测量法。在已研制的实验装置上，测试两种方法的灵敏度阈，结果表明：作者提出的平行双通道结构和光纤传光的测试方法能补偿谐振腔温漂影响，简化信号处理过程，更适合实时测量。     

利用原子干涉仪的相位调制进行绝对转动测量

提出一种基于原子干涉仪的相位调制进行绝对转动测量的方法.以π/2-π-π/2构型的空间型原子干涉仪为例，通过对拉曼激光进行相位调制，然后在动量谱空间测量转动对原子速度谱的调制周期，获得原子干涉仪相对惯性空间的绝对转动.文章对于采用该法进行角速度测量的测量范围以及对相位调制频率的要求进行了分析，对于散粒噪声限下的转动测量灵敏度及其影响因素进行了仿真.     

利用原子干涉仪的相位调制进行绝对转动测量

提出一种基于原子干涉仪的相位调制进行绝对转动测量的方法.以π/2-π-π/2构型的空间型原子干涉仪为例,通过对拉曼激光进行相位调制,然后在动量谱空间测量转动对原子速度谱的调制周期,获得原子干涉仪相对惯性空间的绝对转动.文章对于采用该法进行角速度测量的测量范围以及对相位调制频率的要求进行了分析,对于散粒噪声限下的转动测量灵敏度及其影响因素进行了仿真. 关键词： 原子干涉仪 原子陀螺 相位调制 绝对转动测量     

横向剪切干涉法共路测量LCSLM的相位调制特性

提出一种测量扭曲向列液晶空间光调制器的相位调制特性的新方法——横向剪切干涉法.对经扭曲向列液晶空间光调制器调制后的待测波面进行横向剪切干涉,用CCD记录其干涉图样,并用最小能量算法计算其波面的相位分布,从而测得扭曲向列液晶空间光调制器的相位调制曲线.该方法对振动、空气扰动不敏感,对测量环境要求不高.给出了TN-LCSLM不同调制状态下相位调制幅度的三维轮廓图.     

Sinusoidal Phase-Modulating Superluminescent Diode Interferometer with Fabry-Perot Etalone for Step-Profile Measurement

In this paper we use a superluminescent diode (SLD) as the light source of an interferometer and extract a narrow spectrum from a wide spectrum of the SLD with a Fabry-Perot Etalone (FPE). By varying sinusoidally the distance between the two mirrors of FPE, the central wavelength of the narrow spectrum is scanned sinusoidally. The distance between the mirrors is exactly set by a feedback control system, and sinusoidal phase-modulated SLD light that has a large scanning width of about 10 nm can be obtained with high stability and spatial uniformity. The phase of the interference signal has two different components. One is amplitude Z_b of sinusoidal phase modulation, which is proportional to the optical path difference (OPD) and the scanning width. The other is conventional phase α, which provides a fractional value of the OPD in the range of the wavelength. By combining the two values of the OPD obtained from Z_b and α, an exact OPD larger than the wavelength can be measure with ment accuracy in α. Characteristics of the interferometer are made clearly through step-profile measurements.     

Thickness and Surface Profile Measurement by a Sinusoidal Wavelength-Scanning Interferometer

We propose a sinusoidal wavelength-scanning interferometer for measuring thickness and surface profile of a thin film. The interference signal contains phase modulation amplitude Z and phase $aL which are related to the positions and profiles of the reflecting surfaces, respectively. By reducing the difference between the detected signal and the estimated signal using the multidimensional nonlinear least-squares algorithm, we estimate values of Z and $aL. Experimental results show that the front and rear surfaces of a silica glass plate of 20 $mUm-thickness could be measured with an error less than 10 nm.     

半导体激光微小振动实时干涉测量仪

设计了一种半导体激光干涉测量仪,可以实时测量物体的微小振动。通过信号处理电路对干涉信号进行分析,得到实际振动的振幅和频率。给出了具体的理论分析,实验结果验证了该干涉仪的实用性。     

Measurement of Sectional Profile of a Cylinder using a Sinusoidally Vibrating Light with Sinusoidal Intensity

A method for accurately measuring a sectional profile of a cylinder is proposed in which a sinusoidally vibrating sinusoidal grating is used to generate a sinusoidally vibrating sinusoidal intensity distribution. A light coming from the top point of the cylinder surface is extracted with an optical system to make an image of this point. A sectional profile of the cylinder is measured by detecting a phase of a time-varying signal contained in the image intensity at a position where the amplitude of the signal is maximum. Detection of the amplitude and the phase is carried out easily and exactly.     

Photothermal Phase-Modulating Laser Diode Interferometer with High-Speed Feedback Control

We propose a photothermal phase-modulating laser diode interferometer equipped with a high-speed feedback control system. The CCD camera’s shutter-function raises the modulating frequency, which in turn elicits a higher feedback response, thus enabling us to eliminate nearly all external disturbance. With the recent application of a system purpose-built for discriminating between numerous fringe sequences, we have also reduced processing time.     

一种实用化实时测温系统的优化设计

基于基尔霍夫定律，利用半导体激光器及钽酸锂热释电探测器设计了一种实用化的实时测温系统。依照测温系统各主要技术指标(温度分辨力、温度的标准偏差及测温范围)与各主要技术参量(激光光源的能量、波长、放大器的带宽及光学系统的相对孔径等)之间的关系，对实时测温系统的各主要参量(激光光源的能量、光学系统的相对孔径及放大器的带宽)进行了优化设计。实验表明，在测温范围673～1473K内，温度测量的不确定度优于0．3％，分辨力优于0．4K，均符合设计要求。     

用白光相移干涉增大表面形貌可测范围的研究

分析研究了我相移干涉应用于表面形貌测量时表面形貌与干涉图像之间的关系,比较了两种不同光谱分布的光束的白光相移干涉特性。依据白光相移干涉中与干涉光强有关的一些特定参量与表面形貌之间的一一对应关系,提出了一种不直接测量相位、避开相位测量不确定性的新方法。所提方法扩大了可测深度范围,可用于测量面形较陡的连续表面或不连续深结构表面。     

透明软质薄膜的表面形貌测量

为了实现光刻胶表面形貌的广域、高精度测量,对新一代测量理论及测量方法进行了研究。首先分析了被测物件的特性,根据其柔软、透明的特征提出应用光干涉法和机械探针相结合的方法进行测量,同时阐明了使用此方法进行表面形貌测量的优点,并据此原理搭建了光学多探针表面形貌测量装置,光学测量部分采用白光干涉计,探针部分采用拥有8只球型探头的多点悬臂测量探针。然后应用此装置对标准刻槽试件和半透明光造型薄膜试件进行了测量。测量52 nm的标准刻槽试件时得到了测量误差小于2%,标准偏差小于1 nm的结果,表明本装置可以达到高精度测量表面形貌的目的。通过测量高约400 nm的树脂材料证实了此装置可以克服多重反射的影响测量透明薄膜的表面形貌。     

Visualization of 50 MHz Surface Acoustic Wave Propagation Using Stroboscopic Phase-Shift Interferometry

A Stroboscopic phase-shift interferometry has been developed to visualize surface acoustic wave (SAW) propagation on SAW devices quantitatively. The developed interferometry is a Fizeau-type one with a multi-mode semiconductor laser diode and an optical isolator. With the laser light illuminating stroboscopically, observed interference intensity gives information about average displacements of the vibrations. Fifty MHz SAW propagation on the surface of the SAW device has been measured with the interferometry. Distribution of the SAW along the propagation path has been observed, whose amplitude is 3 nm (p-p). Repetition accuracy evaluated with the root mean square method is 1/2500 of the laser wavelength. The system is useful for estimating and improving performances of micro-devices.Presented at 1996 International Workshop on Interferometry (IWI ‘96), August 27-29, Saitama, Japan.